由于铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢在化学成分、冶金性能和热物理性能等方面依旧存在较大的差异,对铁素体、奥↑氏体不锈钢搅拌摩擦焊接头的耐蚀性能和氧化性能产生很大影响。

目前国内外搅拌摩擦焊对高熔点材料搅拌摩擦焊接头耐蚀性及氧化性方面研究较少。在搅拌摩擦焊接头耐蚀性方面,石青通过晶间腐蚀,盐雾腐蚀,电化学阻抗测试等实验,对比分析了母材和焊接接头在不同环境下的抗腐蚀能力,结果表明,搅拌摩擦焊接头具有较好的抗晶间腐蚀性能及抗盐雾腐蚀能力,腐蚀主要发生在焊趾部位;搅拌摩擦焊使接头发生⌒ 了冶金变化增加了其腐蚀敏感性,导致接头腐蚀性能☆下降的原因有:合金分布不均、组织分布不均及▽残余应力等。

Park等人对超细晶粒AISI304L不锈钢搅拌摩擦焊再结晶机制和核焊区组〗织进行了研究。发现超细晶粒试样搅拌摩擦焊时,主要是连续动态再结晶,核焊区的显微组织由等轴动态再结晶奥氏体和一々定数量的拉长δ铁素体构成,部分δ铁素体迅速转变成σ相析出,最后破碎为纳米晶粒,分布于核焊区。通过几种腐蚀试验和显微结构观察技术对304奥氏体不锈钢搅拌】摩擦焊焊缝的腐蚀性能与显微组织的关系进行了研究。实验发现,搅拌区(SZ)的腐蚀性能优于基材(BM)。腐蚀试验表明,与BMSZ相比,在热影响区(HAZ)中形成了晶间腐蚀。TEM/EDS分析表明,在HAZ区晶界附近的贫Cr区浅而窄。搅拌摩擦焊(FSW)能抑制热影响区(HAZ)中的敏化作用。另一方面,前进侧的搅拌区(AS)中许多晶界被严重腐蚀,这部分区域耐蚀性显著降低。在显微结构观察中发现,在搅拌摩擦焊过程中,前进侧的搅拌区(AS)中形成了σ相。σ相的形成产生了宽而深的贫Cr区,其最小的Cr含量小于12wt%,在AS的晶界附近,前进侧的搅拌区(AS)的耐蚀性严重恶化。

氧化性方面,吴量对热轧铁素体不锈钢J430不锈钢进行了氧化行为进行了研究,发现氧化存在氧化膜生成-增厚-破裂和剥落,在整个阶段中Cr3-离子、Fe离子、O在氧化膜中的扩散速率对氧化反应起着控制作用。在900℃以下氧化膜表面平整对不锈钢起到了很好的保护◆作用,当◥保温时间在5h以下时,氧化增重迅速增加使初期表面形成致密氧化膜。在5h之后,J430Cr2O3相大量析出,使▆得金属离子在氧化膜中扩散变得缓慢。当超过一定时间和温度后,氧化膜在生长应力和热应力的作用下沿氧化膜/金属界面破裂或剥落。随后有产生新的氧化过程,氧化速度再次由氧化反应速度控制。

李鑫等人在中铬铁素体不锈钢18CrNb高温氧化行为研究中提到18CrNb不锈钢在700-900℃下连续♂氧化后表面氧化膜都有一定的保护作用,氧化速率较低;而在950℃及以上温度连续氧化时,氧化膜表面会有大量Fe的氧化物生成,氧化开始加重,1000℃下连续氧化100h后试样已经出现严重的异常氧化(分离氧化),表面形成瘤状氧化物,并伴随氧化皮脱落。最后得〓出在700-1000℃范围内,随着温度的升高,氧化膜表面组成由富Cr的氧化物向富Cr的铬锰∏氧化物、富Mn的锰铬氧化物、铁的氧化物和纯铁的氧化物转变;内层氧化物由富Cr的氧化物向富FeFe/Cr氧化层转变,这种转变使氧化皮疏松,导致】抗氧化性能降低。

Badin等在1100℃下对18CrNb316L不锈钢进行连续氧化,并进行对比研究,结果表明:在20min以内连续氧化测试过○程中,18CrNb不锈钢的氧化层很薄且致密,而316L不锈钢则明显表现出异常氧化特征。

彭建国等人在304不锈钢高温氧化行为研究发现304氧化皮厚度很不均匀,厚度约为10~25μm,其表面氧化皮含有α-FeFe3O4Fe3-yCryO4相。并且沿着氧化皮表面向内研究发现,304氧化皮中的FeCr元素含量稳步升高,至深度为15μm时已达到基体含量▓,而O元素含量迅速下降,至深度为15μm时接近0

杨照卐明等人对耐热不锈钢310S抗高温氧化性能研究发现310S合金在9001000℃时表面形成了致密的黑Ψ 色氧化膜,700℃时,表面形成的氧化膜为金黄色和蓝色,氧化膜无开裂,有效阻止了氧原子的扩散。在该钢中Cr在高温下易形成FeO·Cr2O3FeO·Fe2O3和尖晶石结构(FeCr2O4NiCr2O4)等保护性氧化膜。