Ảnh hưởng của nguyên tố đất hiếm đến tính chất ăn mòn thép không gỉ crômmangan

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ ĐỨC BẢO ẢNH HƢỞNG CỦA NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM ĐẾN TÍNH CHẤT ĂN MÒN THÉP KHÔNG GỈ CRÔMMANGAN Chuyên ngành : Kỹ thuật Vật liệu LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT VẬT LIỆU NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : NGÔ QUỐC LONG LÊ BÁ THẮNG Hà Nội–2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn số liệu thực nghiệm luận văn trực tiếp làm thí nghiệm mà có, hoàn toàn không chép lại số liệu Các số liệu trích dẫn đƣợc ghi rõ nguồn đƣợc trích dẫn phần tài liệu tham khảo Học viên cao học Lê Đức Bảo XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN Cán hƣớng dẫn Cán hƣớng dẫn TS Ngô Quốc Long TS Lê Bá Thắng ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình vẽ, đồ thị vii MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Thép không gỉ 1.2 Tình hình nghiên cứu giới 1.3 tình hình nghiên cứu nƣớc 17 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23 2.1 Ăn mòn thép không gỉ 23 2.1.1 Giới thiệu 23 2.1.2 Cơ chế bền ăn mòn thép không gỉ 24 2.1.3 Sự thụ động thép không gỉ 25 2.1.4 Ảnh hƣởng nguyên tố đất đến ăn mòn 28 2.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu ăn mòn thép không gỉ 31 2.2.1 Phƣơng pháp tổn hao trọng lƣợng 31 2.2.2 Phƣơng pháp điện hóa 32 Chƣơng THỰC NGHIỆM 36 3.1 Chế tạo vật liệu thử nghiệm 36 3.2 Thử nghiệm tổn hao trọng lƣợng 39 3.2.1 Thử nghiệm 39 3.2.2 Kết 40 3.3 Thử nghiệm điện hóa 43 iii 3.3.1 Thử nghiệm 43 3.3.2 Kết 44 3.3.2.1 Đƣờng cong phân cực anôt dung dịch 5% H2SO4 44 3.3.2.2 Đƣờng cong phân cực anôt dung dịch 1% HCl 51 3.3.2.3 Đƣờng cong phân cực anôt dung dịch 3,5% NaCl 56 3.4 Ảnh hƣởng cấu trúc vi mô tới ăn mòn 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT α – pha ferit γ – pha auxtenit σ – pha liên kim FeCr Ecorr – điện ăn mòn Ep – điện ăn mòn lỗ Epp – điện bắt đầu thụ động Et – điện thụ động ipass – mật độ dòng điện thụ động NTĐH – nguyên tố đất SCE – điện cực calomel bão hòa SHE – điện cực hyđrô tiêu chuẩn v DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Hƣ hỏng ăn mòn thiết bị đƣờng ống kim loại 24 giai đoạn 1968–1971 Bảng 3.1 Thành phần hóa học thép không gỉ 205 37 Bảng 3.2 Thành phần hóa học thép không gỉ 205 thị trƣờng 38 Bảng 3.3 Cơ tính thép không gỉ 205 39 Bảng 3.4 Tốc độ ăn mòn mẫu thép dung dịch H2SO4 40 Bảng 3.5 Điện ăn mòn điện trở phân cực mẫu thép không gỉ 50 205 thử nghiệm dung dịch 5% H2SO4 Bảng 3.6 Điện ăn mòn điện trở phân cực mẫu thép 205 thử 55 nghiệm dung dịch 1% HCl Bảng 3.7 Điện ăn mòn điện trở phân cực mẫu thép 205 thử nghiệm dung dịch 3,5% NaCl vi 59 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Ảnh hƣởng crôm đến tốc độ ăn mòn khí thép cacbon thấp Hình 1.2 Giản đồ Schaeffler Hình 1.3 Quá trình sản xuất thép không gỉ Hình 1.4 Sản lƣợng thép không gỉ theo quý từ năm 2001–2009 Hình 1.5 Tỷ phần thép không gỉ theo phân loại từ năm 2001 đến 2009 Hình 1.6 Hàm công điện tử mẫu thép không gỉ 304 có chứa ytri không chứa ytri Hình 1.7 Đƣờng cong phân cực anôt động mẫu thép không gỉ Hình 1.8 Biến thiên khoảng thụ động mật độ dòng điện thụ động Hình 1.9 Biến thiên cƣờng độ dòng điện theo thời gian điện phá hủy +820 mVSCE Hình 1.10 Ảnh hƣởng việc cho thêm NTĐH đến trạng thái phân cực 10 anôt động hợp kim Hình 1.11 Ảnh hƣởng NTĐH đến trạng thái biến thiên cƣờng độ dòng 11 điện hợp kim Hình 1.12 Các ảnh điện tử tán xạ ngƣợc vật lẫn hợp kim 12 thử nghiệm trƣớc sau thử nghiệm phân cực anôt tĩnh Hình 1.13 Vi cấu trúc quang học hợp kim sau thử nghiệm phân cực 13 anôt động Hình 1.14 Ảnh điện tử tán xạ ngƣợc cho thấy phân bố vật lẫn 14 hợp kim N1, N2, N3 N4 Hình 1.15 Tỷ lệ diện tích vật lẫn đơn vị diện tích hợp 14 kim N1, N2, N3 N4 Hình 1.16 Đƣờng cong phân cực anôt hợp kim N1, N2, N3 N4 với tốc độ quét mV/s vii 15 Hình 1.17 Ảnh SEM vảy ôxit hình thành vùng kim loại hàn (không pha 16 tạp) vật hàn thép không gỉ 316L Hình 1.18 Ảnh SEM vảy ôxit hình thành vùng kim loại hàn (với 0,08% 16 Ce) vật hàn thép không gỉ 316L Hình 1.19 Ảnh SEM vảy ôxit hình thành vùng kim loại hàn (với 0,08% 16 Ce 0,08% Nb) vật hàn thép không gỉ 316L Hình 1.20 Biểu ôxy hóa vùng hàn điều kiện khác 17 kim loại thép không gỉ 316L Hình 1.21 Tốc độ ăn mòn thép 1Cr14Mn11 thay đổi dung dịch H2SO4 18 có nồng độ khác Hình 1.22 Tốc độ ăn mòn thép 1Cr14Mn11 thay đổi dung dịch HCl có 18 nồng độ khác Hình 1.23 Đƣờng cong phân cực anôt thép đúc 1Cr14Mn11 dung dịch 19 5% H2SO4 nhiệt độ phòng Hình 1.24 Tốc độ ăn mòn mác thép thay đổi theo nồng độ dung dịch 20 H2SO4 Hình 1.25 Tốc độ ăn mòn mác thép thay đổi theo nồng độ dung dịch 20 HCl Hình 1.26 Đƣờng cong phân cực anôt thép crômmangan dung dịch 21 5% H2SO4 nhiệt độ phòng Hình 2.1 Đƣờng phân cực anôt giản lƣợc thép không gỉ dung dịch 26 H2SO4 Hình 2.2 Đƣờng phân cực anôt giản lƣợc thép không gỉ dung dịch 27 HCl dung dịch muối clorit Hình 2.3 Tóm tắt sơ lƣợc ảnh hƣởng nguyên tố hợp kim thép 27 không gỉ đến đƣờng cong phân cực anôt Hình 2.4 Phác họa nồng độ crôm molypđen biên hạt 29 Hình 2.5 Ảnh hƣởng nguyên tố đến độ bền thép không gỉ đối 30 với ăn mòn lỗ dung dịch clorit viii Hình 2.6 Ảnh hƣởng nguyên tố đến độ bền ôxy hóa thép không gỉ 31 Hình 2.7 Sơ đồ đo mật độ dòng điện dùng thiết bị potentiostat 33 Hình 2.8 Đƣờng cong phân cực anôt tiêu biểu số kim loại 34 dung dịch 1N H2SO4 Hình 2.9 Đƣờng cong phân cực quanh điện ăn mòn 34 Hình 3.1 Lò cảm ứng trung tần GW-JJ 36 Hình 3.2 Thiết bị phân tích quang phổ phát xạ ARL 3460 37 Hình 3.3 Cân phân tích Shimadzu Libror AEG 220G 39 Hình 3.4 Tốc độ ăn mòn mẫu thép 205 mẻ trạng thái đúc 41 dung dịch H2SO4 có nồng độ khác Hình 3.5 Tốc độ ăn mòn mẫu thép 205 mẻ trạng thái đúc 42 trạng thái rèn dung dịch H2SO4 có nồng độ khác Hình 3.6 Tốc độ ăn mòn mẫu thép 205 mẻ trạng thái đúc 43 dung dịch H2SO4 có nồng độ khác Hình 3.7 Thiết bị potentiostat Autolab PGSTAT100 44 Hình 3.8 Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng thái 45 đúc dung dịch 5% H2SO4 Hình 3.9 Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng thái 46 rèn dung dịch 5% H2SO4 Hình 3.10 So sánh đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ 46 trạng thái đúc trạng thái rèn dung dịch 5% H2SO4 Hình 3.11 Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng 47 thái đúc dung dịch 5% H2SO4 Hình 3.12 Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng 48 thái rèn dung dịch 5% H2SO4 Hình 3.13 So sánh đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ 48 trạng thái đúc trạng thái rèn dung dịch 5% H2SO4 Hình 3.14 Tốc độ ăn mòn mẫu thép 205 mẻ trạng thái đúc trạng thái rèn dung dịch H2SO4 có nồng độ khác ix 49 Hình 3.15 Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng 50 thái đúc trạng thái rèn dung dịch 20% H2SO4 Hình 3.16 Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng 51 thái đúc dung dịch 1% HCl Hình 3.17 Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng 52 thái rèn dung dịch 1% HCl Hình 3.18 So sánh đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ 52 trạng thái đúc trạng thái rèn dung dịch 1% HCl Hình 3.19 Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng 53 thái đúc dung dịch 1% HCl Hình 3.20 Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng 54 thái rèn dung dịch 1% HCl Hình 3.21 So sánh đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ 55 trạng thái đúc trạng thái rèn dung dịch 1% HCl Hình 3.22 Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng 56 thái đúc dung dịch 3,5% NaCl Hình 3.23 Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng 57 thái rèn dung dịch 3,5% NaCl Hình 3.24 So sánh đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ 58 trạng thái đúc trạng thái rèn dung dịch 3,5% NaCl Hình 3.25 Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng 58 thái đúc dung dịch 3,5% NaCl Hình 3.26 Kính hiển vi quang học Zeiss Axiovert 25 59 Hình 3.27 Ảnh tạp chất (a) mẫu thép m10 (b) mẫu thép m11 60 Hình 3.28 Ảnh cấu trúc (a) mẫu thép m10 (b) mẫu thép m11 60 Hình 3.29 Ảnh tạp chất (a) mẫu thép m20, (b) mẫu thép m21 (c) mẫu 62 thép m23 Hình 3.30 Ảnh cấu trúc (a) mẫu thép m20, (b) mẫu thép m21 (c) mẫu thép m23 x 63 NTĐH (m10r) Có thể đánh giá mẫu thép đƣợc hợp kim hóa NTĐH bền ăn mòn mẫu thép không đƣợc hợp kim hóa NTĐH Hình 3.17 Đường cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng thái rèn dung dịch 1% HCl Hình 3.18 so sánh đƣờng cong phân cực anôt cặp mẫu thép đúc mẫu thép rèn mẻ Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép rèn có mật độ dòng điện lớn so với đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép đúc tƣơng ứng Các mẫu thép rèn nhanh chóng đạt tới vùng thụ động nhanh mẫu thép đúc Hình 3.18 So sánh đường cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng thái đúc trạng thái rèn dung dịch 1% HCl 52 Hình 3.19 trình bày đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép mẻ trạng thái đúc dung dịch 1% HCl Ở đây, mẫu thép có ~0,1% NTĐH (m21) có mật độ dòng điện thấp nhất, đến mẫu thép có ~0,3% NTĐH (m23) mẫu thép NTĐH (m20) có mật độ dòng điện cao Nhƣ mẫu thép đƣợc hợp kim hóa NTĐH có độ bền ăn mòn tốt so với mẫu thép Kết phù hợp với kết thu đƣợc đo dung dịch 5% H2SO4 Có thể giải thích kết thu đƣợc nhƣ sau: Trong thép ~0,1% NTĐH (m21) có tổng lƣợng nguyên tố hợp kim (Cr, Mo, Ti, V, Al) NTĐH (Ce, La) lớn hơn, tổng nguyên tố tạp chất (P, S) so với thép ~0,3% NTĐH (m23) Trong thép ~0,3% NTĐH (m23) có tổng lƣợng nguyên tố hợp kim (Cr, Mo, Ti, V, Al) NTĐH (Ce, La) nhiều so với thép NTĐH (m20) Dƣới tác dụng nguyên tố hợp kim NTĐH độ bền ăn mòn thép có ~0,3% NTĐH (m23) lớn thép NTĐH (m20) nhƣng độ bền ăn mòn thép có ~0,1% NTĐH (m21) Hình 3.19 Đường cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng thái đúc dung dịch 1% HCl Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép mẻ trạng thái rèn đƣợc trình bày hình 3.20 Các mẫu thép rèn có đƣờng cong phân cực anôt không khác 53 rõ rệt nhƣ mẫu thép đúc Có thể nhận mẫu thép có NTĐH (m23r m21r) bền ăn mòn mẫu thép NTĐH (m20r) điện dung dịch thử nghiệm 1% HCl lớn hơn–0,36V Đồng thời thép có hàm lƣợng NTĐH cao bền ăn mòn Hình 3.20 Đường cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng thái rèn dung dịch 1% HCl Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng thái đúc trạng thái rèn dung dịch 1% HCl đƣợc mô tả hình 3.21 So sánh đƣờng cong phân cực anôt dễ dàng thấy mẫu thép rèn có mật độ dòng điện lớn khoảng 10 lần so với mẫu thép đúc Vì mẫu thép rèn luôn bền ăn mòn mẫu thép đúc Bảng 3.6 trình bày điện trở phân cực điện ăn mòn mẫu thép 205 thử nghiệm dung dịch 1% HCl Đối với mẻ 1, điện trở mẫu thép có NTĐH cao điện trở mẫu thép NTĐH trạng thái đúc lẫn trạng thái rèn Đối với mẻ 2, điện trở mẫu thép đúc có ~0,1% NTĐH (m21) cao, gần gấp đôi so với mẫu thép NTĐH (m20) thép đúc có ~0,3% NTĐH 54 (m23) Trong điện trở mẫu thép rèn có ~0,1% NTĐH (m21r) lại thấp mẫu thép NTĐH (m20r) với giá trị không nhiều Hình 3.21 So sánh đường cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng thái đúc trạng thái rèn dung dịch 1% HCl Bảng 3.6 Điện ăn mòn điện trở phân cực mẫu thép 205 thử nghiệm dung dịch 1% HCl Ký hiệu mẫu Điện ăn mòn Ecorr, VSCE Điện trở phân cực Rp, Ω m10 -0,451 75,25 m11 -0,445 128,30 m10r -0,440 8,90 m11r -0,456 20,54 m13r -0,442 59,26 m20 -0,300 190,90 m21 -0,451 340,40 m23 -0,464 167,90 m20r -0,441 8,15 m21r -0,448 6,72 m23r -0,446 9,27 55 3.3.2.3 Đường cong phân cực anôt dung dịch 3,5% NaCl Không giống nhƣ dung dịch HCl dung dịch axit mạnh, dung dịch NaCl dung dịch muối trung tính Trong dung dịch này, đƣờng cong phân cực anôt thép không gỉ thể trạng thái thụ động từ điện ăn mòn Nhìn chung, vùng thụ động đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép không gỉ 205 đo đƣợc có độ dốc định Hình 3.22 mô tả đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng thái đúc dung dịch 3,5% NaCl Mẫu thép có ~0,1% NTĐH (m11) có mật độ dòng điện khoảng thụ động thấp mẫu thép NTĐH (m10) nhƣng từ điện -0,2V mật độ dòng điện thép có ~0,1% NTĐH (m11) tăng lên nhanh so với mật độ dòng điện thép NTĐH (m10) Vì để đánh giá đƣợc độ bền ăn mòn mẫu thép tùy thuộc vào môi trƣờng làm việc Hình 3.22 Đường cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng thái đúc dung dịch 3,5% NaCl Hình 3.23 trình bày đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ có NTĐH trạng thái rèn dung dịch 3,5% NaCl Trong suốt thời gian thử nghiệm mật độ dòng điện thép có ~0,3% NTĐH (m13r) luôn có giá trị nhỏ 56 so với mật độ dòng điện mẫu thép có ~0,1% NTĐH (m11r) đặn Vì mẫu thép có ~0,3% NTĐH (m13r) có độ bền ăn mòn lớn so với mẫu thép có ~0,1% NTĐH (m11r) Hình 3.23 Đường cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng thái rèn dung dịch 3,5% NaCl Đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ có NTĐH trạng thái đúc trạng thái rèn dung dịch 3,5% NaCl đƣợc so sánh với thể hình 3.24 Mẫu thép rèn có khoảng thụ động rộng nhiên điện ăn mòn lại âm nhiều mật độ dòng điện thụ động cao nhiều so với mẫu thép đúc Chính mà mẫu thép rèn bền ăn mòn mẫu thép đúc dung dịch 3,5% NaCl Hình 3.25 trình bày đƣờng cong phân cực anôt mẫu thép mẻ trạng thái đúc dung dịch 3,5% NaCl Trong khoảng điện thử nghiệm đƣờng cong phân cực anôt thép có NTĐH nhƣ thép NTĐH trùng tăng nhanh mật độ dòng điện theo biến đổi điện Vì đƣợc ƣu điểm vƣợt trội rõ rệt hợp kim hóa NTĐH nhƣ thử nghiệm dung dịch 5% H2SO4 57 Hình 3.24 So sánh đường cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng thái đúc trạng thái rèn dung dịch 3,5% NaCl Hình 3.25 Đường cong phân cực anôt mẫu thép 205 mẻ trạng thái đúc dung dịch 3,5% NaCl Điện trở phân cực điện ăn mòn mẫu thép 205 thử nghiệm dung dịch 3,5% NaCl đƣợc trình bày bảng 3.7 Bảng 3.7 cho thấy điện 58 trở phân cực mẻ đƣợc tăng lên tăng hàm lƣợng NTĐH thép 205 trạng thái đúc nhƣ trạng thái rèn Song điện trở phân cực mẻ giảm hàm lƣợng NTĐH thép 205 trạng thái đúc tăng lên Bảng 3.7 Điện ăn mòn điện trở phân cực mẫu thép 205 thử nghiệm dung dịch 3,5% NaCl Ký hiệu mẫu Điện ăn mòn Ecorr, VSCE Điện trở phân cực Rp, Ω m10 -0,403 4442 m11 -0,396 6282 m11r -0,509 1184 m13r -0,509 2230 m20 -0,446 5026 m21 -0,426 4602 m23 -0,435 2970 3.4 ẢNH HƢỞNG CỦA CẤU TRÚC VI MÔ TỚI ĂN MÒN Để xác định tạp chất cấu trúc kính hiển vi, mẫu thép không gỉ 205 đƣợc mài giấy ráp ƣớt đến số 1000 Sau mẫu thép đƣợc đánh bóng bột ôxit crôm Cr2O3 nỉ Mẫu thép đánh bóng đƣợc soi chụp kính hiển vi quang học Zeiss Axiovert 25 (hình 3.26) trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội để xác định tạp chất có thép Thực tẩm thực mẫu thép dung dịch (3% HNO3 + 10% HF + cồn 90o) để xác định cấu trúc tế vi thép Hình 3.26 Kính hiển vi quang học Zeiss Axiovert 25 59 Các hình 3.27 3.28 mô tả hình thái tạp chất cấu trúc mẫu thép NTĐH (m10) thép có ~0,1% NTĐH (m11) (a) (b) Hình 3.27 Ảnh tạp chất (a) mẫu thép m10 (b) mẫu thép m11 (a) (b) Hình 3.28 Ảnh cấu trúc (a) mẫu thép m10 (b) mẫu thép m11 60 Trên hình cho thấy số lƣợng tạp chất của mẫu thép NTĐH (m10) thép có ~0,1% NTĐH (m11) không nhiều (~5%) phân bố không bề mặt mẫu thép Kích thƣớc tạp chất hai mẫu thép gần Điều cho thấy hàm lƣợng NTĐH thép với số lƣợng nhỏ nên đƣợc vai trò làm tạp chất NTĐH Tạp chất có mầu sắc xám đen lẫn lóng lánh thủy tinh thép mầu trắng sáng Các mẫu thép 205 trạng thái đúc có cấu trúc auxtenit Trên auxtenit quan sát thấy pha thứ hai kích thƣớc nhỏ, đƣợc phân tán Các pha có khả cacbit đƣợc tiết trình đúc hàm lƣợng cacbon thép 205 lớn Kích thƣớc hạt auxtenit mẫu thép có ~0,1% NTĐH (m11) nhỏ so với hạt auxtenit mẫu thép NTĐH (m10) Các hình 3.29 3.30 ảnh tạp chất cấu trúc tƣơng ứng với mẫu thép NTĐH (m20) mẫu thép có NTĐH (m21 m23) Trên bề mặt mẫu thép có ~0,1% NTĐH (m21), số lƣợng tạp chất ít, nhỏ phân bố đồng Trong đó, mẫu thép NTĐH (m20) thép có ~0,3% NTĐH (m23) lại có lƣợng tạp chất nhiều phân tán bề mặt mẫu thép Cho nên với lƣợng định NTĐH thép làm cho bề mặt thép tốt hơn, tạp chất Thông thƣờng tạp chất tâm điểm để dễ dàng xảy phản ứng ăn mòn có điều kiện thuận lợi Vì vậy, thép có ~0,1% NTĐH (m21) với số lƣợng tạp chất bền ăn mòn so với mẫu thép mẫu thép NTĐH (m20) thép có ~0,3% NTĐH (m23) Các mẫu thép NTĐH (m20) thép có NTĐH (m21 m23) có cấu trúc auxtenit Kích thƣớc hạt auxtenit mẫu thép NTĐH (m20) thô đại, có hình dạng đồng trục Ngƣợc lại kích thƣớc hạt auxtenit mẫu thép có NTĐH (m21 m23) nhỏ có hạt kích thƣớc trải dài nằm cạnh hạt nhỏ Trên biên hạt mẫu thép có NTĐH (m20) thép ~0,3% NTĐH (m23) thấy nhiều tạp chất, thép có ~0,1% NTĐH tạp chất Đó nguyên nhân để chứng minh mẫu thép thép có NTĐH (m20) thép ~0,3% NTĐH (m23) bền ăn mòn so với thép có ~0,1% NTĐH 61 (a) (b) (c) Hình 3.29 Ảnh tạp chất (a) mẫu thép m20, (b) mẫu thép m21 (c) mẫu thép m23 62 Hình 3.30 Ảnh cấu trúc (a) mẫu thép m20, (b) mẫu thép m21 (c) mẫu thép m23 (a) (b) (c) 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau thời gian tiến hành nấu luyện nghiên cứu ăn mòn thép 205 có bổ sung thêm nguyên tố đất có số kết luận sau: Đã nấu luyện đƣợc thép không gỉ 205 phổ biến thị trƣờng có cho thêm NTĐH lò điện cảm ứng trung tần 40kg/mẻ Thép 205 có NTĐH đảm bảo thép không gỉ bền ăn mòn Thép 205 có ~0,1% NTĐH có miền thụ động dài (–0,3 VSCE ÷ 0,9 VSCE) với mật độ dòng ăn mòn thấp (0,07 mA/cm2) dung dịch 5% H2SO4 Kết đánh giá thử nghiệm ăn mòn theo phƣơng pháp tổn hao trọng lƣợng dung dịch H2SO4 từ đến 40% xác định đƣợc mẫu thép không gỉ 205 với hàm lƣợng nguyên tố đất đủ lớn (~0,1% NTĐH theo tính toán có tổng lƣợng NTĐH 0,025%) có độ bền ăn mòn lớn mẫu thép (tổng lƣợng NTĐH 0,021%) Phân tích cấu trúc vi mô mẫu thép 205 có tổ chức auxtenit tuý, có hàm lƣợng cacbon thép cao Tuy thép 205 có hàm lƣợng nguyên tố đất đủ lớn (tổng lƣợng NTĐH 0,025%) cho thấy tạp chất mẫu khác nên có độ bền ăn mòn tốt Do điều kiện thí nghiệm hàm lƣợng NTĐH thấp thép 205 nên chƣa đánh giá xác đƣợc tính ƣu việt NTĐH sử dụng Vì có điều kiện thuận lợi cần đƣợc nghiên cứu thêm thép với phạm vi hàm lƣợng NTĐH lớn 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] World Steel Association (2010), World Steel in Figures 2010, Brussels [2] International Stainless Steel Forum (2010), ISSF Annual Review 2010, Brussels [3] ASTM International (2004), “A 941: Terminology Relating to Steel, Stainless Steel, Related Alloys, and Ferroalloys”, Vol 01.01: Steel–Piping, Tubing, Fittings, Annual Book of ASTM Standards, West Conshohocken [4] A John Sedriks (1996), Corrosion of stainless steel, John Wiley & Sons, Inc., New York [5] Н.Д Томашов, Г.П Чернова (1993), Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы, Металлургия, Москва [6] Michael McGuire (2008), Stainless Steels for Design Engineers, ASM International, Materials Park [7] Specialty Steel Industry of the United States (1989), Design Guidelines for the Selection and Use of Stainless Steel, Washington, D.C [8] X.Y Wang, D.Y Li (2001), “Beneficial effects of yttrium on the mechanical failure and chemical stability of the passive film of 304 stainless steel”, Materials Science and Engineering A, 315 (1–2), pp 158–165 [9] Yun-Ha Yoo, Yoon-Seok Choi, Jung-Gu Kim, Yong-Soo Park (2010), “Effects of Ce, La and Ba addition on the electrochemical behavior of super duplex stainless steels”, Corrosion Science, 52 (4), pp 1123–1129 [10] Soon-Tae Kim, Soon-Hyeok Jeon, In-Sung Lee, Yong-Soo Park (2010), “Effects of rare earth metals addition on the resistance to pitting corrosion of super duplex stainless steel–Part 1”, Corrosion Science, 52 (6), pp 1897–1904 [11] HeonYoung Ha, ChanJin Park and HyukSang Kwon (2006), “Effects of misch metal on the formation of non–metallic inclusions and the associated resistance to pitting corrosion in 25% Cr duplex stainless steels”, Scripta Materialia, 55 (11), pp 991–994 65 [12] S.K Samanta, S.K Mitra, T.K Pal (2006), “Effect of rare earth elements on microstructure and oxidation behaviour in TIG weldments of AISI 316L stainless steel”, Materials Science and Engineering A, 430 (1–2), pp 242–247 [13] Ngô Quốc Long, Nguyễn Văn Chiến (2000), “Ảnh hƣởng xeri đến tính chất điện hóa–ăn mòn thép crômmangan 1Cr14Mn11”, Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học Nâng cao chất lượng sản phẩm kim loại, Hà Nội, tr 89-95 [14] Đào Mạnh Hùng, Nguyễn Văn Dũng (2002), Đồ án tốt nghiệp: Ảnh hưởng nhôm xeri đến tính điện hóa ăn mòn thép crômmangan, Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội [15] The World Corrosion Organization (2010), Press Release: WCO celebrates Corrosion Awareness Day 2010 on April 24, 2010, New York [16] J.R Davis (2000), Corrosion: Understanding the Basics, ASM International, Materials Park [17] H.S Khatak, Baldev Raj (2002), Corrosion of Austenitic Stainless Steels – Mechanism, Mitigation and Monitoring, Woodhead Publishing Limited, Cambridge [18] E.E Stansbury and R.A Buchanan (2000), Fundamentals of Electrochemical Corrosion, ASM International, Materials Park [19] Nguyễn Thế Hoàng, Nguyễn Viết Thành, Trịnh Quốc Linh (2010), Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu công nghệ nấu luyện thép không gỉ 205 có sử dụng đất hiếm, Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội 66 ... cứu ảnh hƣởng nguyên tố đất đến tính chất ăn mòn thép không gỉ crôm–mangan góp phần khẳng định lại vai trò nguyên tố đất chủng loại thép Đồng thời sử dụng nguyên tố đất vào thực tế sản xuất thép. .. dai Các loại thép không gỉ thƣờng đƣợc chia thành năm nhóm: thép không gỉ mactenxit, thép không gỉ ferit, thép không gỉ auxtenit, thép không gỉ duplex (ferit– auxtenit) thép không gỉ hóa cứng... thiện độ bền ăn mòn thép không gỉ crôm–mangan hợp kim hóa thép nguyên tố đất Các nghiên cứu thép crôm–niken cho thấy hợp kim hóa nguyên tố đất có cải thiện độ bền ăn mòn Tuy nhiên thép crôm–mangan