含氮马氏体不锈钢的腐蚀行为研究进展 

安浩然，王睿，康燕，于志强，赵宇宏，闫志杰

(中北大学材料科学与工程学院， 特殊环境先进金属材料山西省重点实验室， 山西 太原 030051)

摘　要：含氮马氏体不锈钢(nitrogen-alloyed martensitic stainless steel, NAMSS)因其高韧性、高硬度、优良的抗疲劳性能和良好的耐腐蚀性而被广泛应用。耐腐蚀性能对NAMSS的使用寿命起着至关重要的作用，因此，研究NAMSS的腐蚀行为具有重要的学术意义和工程应用价值。结合国内外的研究工作，对NAMSS的腐蚀行为的研究工作进行了综述和分析。与传统马氏体不锈钢相比，NAMSS中析出相减少，提高了NAMSS的耐蚀性。NAMSS中夹杂物残留导致腐蚀成核位置增加，加速了腐蚀速率。N的存在促进了NAMSS中残余奥氏体/逆变奥氏体的形成，有利于耐蚀性能的改善。但是，过多的N含量反而不利于钢的耐腐蚀性能。最后，对未来NAMSS腐蚀行为的研究工作做了展望。

关键词：含氮马氏体；不锈钢；腐蚀行为；逆变奥氏体；析出相

引用格式：

安浩然,王睿,康燕,于志强,赵宇宏,闫志杰. 含氮马氏体不锈钢的腐蚀行为研究进展[J]. 钢铁研究学报,2023,35(06):635-650.

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20220284

重要图表：

结语与展望：

    随着马氏体不锈钢设计寿命要求越来越高以及服役环境的复杂性，改善其耐腐蚀能越来越重要。用N部分替代C可以显著改善马氏体不锈钢的耐腐蚀性能，本文就国内外含氮马氏体不锈钢的腐蚀行为的研究工作做了综述和分析，总结如下：

  （1）用N替代C后，随着马氏体不锈钢钢中N含量的逐步增加，钢中总析出相的数量先减少后增加，贫铬区的面积也会先缩小后扩大，相应的，马氏体不锈钢的耐IGC抗性，抗点蚀和应力腐蚀的性能都会呈现出先增强后弱化的趋势。

  （2）N的存在有利于逆变奥氏体形核，形核过程中会消耗C元素，一定程度上减少了马氏体钢中析出相的数量，微弱地增强了钢的抗腐蚀性。

  （3）含氮马氏体不锈钢中的夹杂物会促进腐蚀行为的发生。氧化物夹杂物会比MnS型夹杂物有更好的再钝化能力，可以抑制点蚀的扩展。

    综上所述，含氮马氏体不锈钢中析出相对腐蚀的影响要远远大于其他因素，所以在改善含氮马氏体不锈钢耐腐蚀性能时要重点考虑析出相的种类、大小、形貌、数量和分布。一般常用少量N替代钢中的C来达到改善马氏体不锈钢耐腐蚀性能的目的。目前，对含氮马氏体不锈钢的腐蚀行为研究有限，为了揭示含氮马氏体不锈钢的腐蚀机制，在未来的研究工作中，需要进一步开展如下研究：

  （1）进一步系统地研究含氮马氏体不锈钢的应力腐蚀，通过制定较为全面的腐蚀实验，建立预测腐蚀疲劳裂纹扩展的模型。

  （2）关于N可以显著改进不锈钢的腐蚀性能的相关机制仍有争议，例如N促进NH3/NH4+的形成可以提高局部溶液pH，促进钝化膜中Mo与Cr的富集是改善不锈钢点蚀广为接受的理论，本质是N的溶解影响了其他元素溶解和沉淀的过程，但局部pH的改善如何影响其他元素的溶解和沉淀及影响程度仍缺乏相关理论支持。

  （3）含氮马氏体不锈钢在服役环境失效机制方面的研究薄弱，缺乏实际服役环境下相关数据的积累。因此，需要建立模拟研究含氮马氏体不锈钢在服役环境腐蚀失效方法，阐明失效机制，同时加强相关数据的积累，为进一步优化合金成分设计提供理论依据。