用合金元素Mn、Al代替Ni、Cr，得到Fe-Mn-Al(Cr)-C合金，其基體為耐鹽酸合金。對其進行全浸腐蝕實驗。實驗結果表明，Fe-Mn-Al(Cr)-C系合金抗20%HCl水溶液的腐蝕性能高於0Cr18Ni9奧氏體不鏽鋼。
關鍵字：Fe-Mn-Al(Cr)-C合金；抗蝕性；奧氏體
簡介
18-8奧氏體不鏽鋼具有高的耐蝕性能和高的延展性能，但是由於含Cr、Ni量高（分別為18%、9%），和要求低的含碳量（0.03-0.12%）或超低碳而冶煉條件苛刻，價格也較高。用價格低廉的Mn、Al取代奧氏體不鏽鋼中的合金元素Ni、Cr，碳含量在0.3wt%-2.0wt%,也可以得到奧氏體鋼［1-4］。這樣，不含價格昂貴的合金元素Ni、Cr，同時採用一般的冶煉工藝，可使奧氏體不鏽鋼的價格大大降低。曾有文獻報導這樣的不鏽鋼是“poormansstainlesssteel”［5］.有關文獻工作多注重這種Fe-Mn-Al(Cr)-C系合金的力學性能和各種相結構的研究，但對其抗蝕性能的研究報導較少。本文對Fe-Mn-Al(Cr)-C系合金進行了鹽酸水溶液全浸腐蝕研究，結果表明該合金的抗鹽酸腐蝕能優於奧氏體不鏽鋼。
試驗材料及方法
1試驗材料
試驗材料用20kg高頻熔煉爐熔煉，其成分見表1
表1試驗材料的化學成分（質量分數wt%）
2試驗方法
材料和0Cr18Ni9經1150℃4小時固溶處理，然後用線切割切成尺寸為11mm×11mm×6mm各5個試樣,用金相砂紙磨成鏡面。用乙醇清洗乾淨，在光學顯微鏡上測量其表面積，天平上秤重。最後放入200ml的20%HCl水溶液中全浸腐。經594小時腐蝕後，取出試樣清洗烘乾，秤其重量。
3試驗結果及分析
2.1S-1耐20%HCl水溶液腐蝕性能比S-2的略高，這是由於S-1含Mn、Cr、Al的質量分數都比S-2的高所致，它們都可以使基體的電極電位得到提高。另外合金元素Cr、Al都是鐵素體形成元素，形成部分體心結構相（圖1），它們富集在這個體心結構相中，使得體心結構相的數量有所增加。而體心結構相點陣的（112）、（110）、（123）等晶面都容易滑移，形成網狀的位錯結構［6］，因而在含有Cl+的介質中不容易形成線狀蝕溝，而奧氏體的滑移主要限於（111）面，容易出現層狀位錯結構，產生線狀蝕溝，所以含體心結構相量大的S-1（圖2）比含體心結構相量小的S-2（圖3）的耐HCl溶液蝕性略好。
表220%HCl水溶液腐蝕速度（g/mm2h）
2S-1、S-2耐20%HCl水溶液腐蝕性能比0Cr18Ni9的高，這與兩方面的因素有關。一方面，雖然這三種試樣基體組織都是奧氏體，但0Cr18Ni9的奧氏體組織中含合金元素量特別是含Al量小於S-1和S-2，這樣含合金元素高的奧氏體的層錯能增加，容易形成網狀位錯結構。另一方面是由於S-1和S-2的組織中都含有容易形成網狀位錯的體心結構相而0Cr18Ni9為單相的奧氏體組織。
0Cr18Ni9在20%HCl水溶液中是一個增重過程，由於位錯沿（111）面運動，在表面處匯合形成滑移階，使該處鈍化膜破裂，露出化學性活潑的新鮮滑移台階，介質中的氧通過鈍化膜破裂處進入底層金屬基體使其形成鐵和鉻的氧化物。
2.4S-1、S-2和0Cr18Ni9的基體都是奧氏體基體，但它們的含Cr量不同，含Cr量愈多，形成的氧化物的量也愈大。所以0Cr18Ni9形成大量的氧化物而增重，而S-1、S-2除了形成Cr的氧化物外，還要形成Al的氧化物，在Cl+的作用下產生蝕點，使基體金屬離子化，表現為失重。
奧氏體基體中的合金元素影響其位錯結構，當層錯能增加時，形成部分網狀位錯結構，提高其抗蝕性。合金元素Cr、Al在S-1和S-2中能形成少量的體心結構相，增加網狀位錯結構，也使抗蝕性增加。
