有時鋼中出現的 σ 相,采用任何染色的方法均無法辨別其頗色,可采用 SEM 的分析方法來鑒別。因為已知 σ 相為鐵與鉻的化合物,含鉻量為 42%~48%,通過 EDS 定性和定量分析測出未知相的組成元素及其含量,從而確定未知相。
對基體和析出相進行的微區定量分析結果見《表 2》。
《表 2》 EDS 定量分析結果 / %
成分 | Fe | Cr | Ni | Mo | Si | Mn |
---|---|---|---|---|---|---|
基體 | 70.463 | 16.365 | 10.211 | 1.239 | 0.466 | 1.257 |
析出相 | 56.908 | 33.629 | 3.681 | 4.835 | 0.040 | 0.907 |
EDS 分析結果表明,析出物的含鉻量為 33.6%,明顯高于基體中的 Cr 含量 16.3%,而 σ 相的含鉻量是 42%~48%,因而否認析出相為 σ 相。綜合染色試臉、熱處理試驗的結果,認為不銹鋼蝶閥組織中的析出相不是 σ 相。經 SEM 觀察析出相為一種共晶組織,是以鉻為主的碳化物。
不銹鋼蝶閥的材料為鎳鉻奧氏體不銹鋼,這種材料一般都在固溶狀態下使用。在室溫狀態下,其組織為奧氏體,奧氏體不銹鋼在廣泛的腐蝕介質中特別是大氣中具有良好的抗腐蝕能力。對不銹鋼蝶閥銹蝕的原因分析如下:
① 綜合上述各項試驗的結果,可判定蝶閥材料組織中析出相不是 σ 相,故蝶閥的銹蝕現象不是由 σ 相引起的。
② 通過 SEM 觀察,確認蝶閥的組織中析出相是以鉻為主的碳化物,這種共晶組織沿晶界分布。EDS 分析結果表明這種分布在晶界上的碳化物鉻含量明顯高于基體。這種碳化物是 M<sub>23</sub>C<sub>6</sub> 型。隨碳化物的析出,又得不到鉻的擴散補充時,以碳化鉻的形式沿奧氏體晶界析出,在碳化物周圍形成貧鉻區,從而奧氏體不銹鋼晶界易被腐蝕。所以沿晶界析出的碳化物是造成蝶閥銹蝕的主要原因。
③ 經固溶處理后的奧氏體不銹鋼,由于在高溫加熱時大部分碳化物被溶解,奧氏體中飽和了大量的碳與鉻,并因隨后的快速冷卻而固定下來,使材料有很商的耐腐蝕性。因此應嚴格控制熱處理工藝,固溶處理時將工件加熱至高退,使碳化物充分溶解,然后迅速冷卻,得到均一奧氏休組織。固溶處理后,如果采用緩慢冷卻,在冷卻過程中碳化鉻將沿晶界析出,從而導致材料耐腐蝕性能降低。