材质为 CF8M 的不锈钢蝶阀在使用过程中出现锈蚀现象。奥氏体不锈钢经正常热处理后，室温下组织应为奥氏体，耐蚀性能很好。为了分析蝶阀的锈蚀原因，在其上取样进行分析。
1 试验方法
取样进行化学成分分析（判断是否符合标准要求）、金相组织检查、热处理工艺试验及 SEM 分析。
2 试验结果及分析
2.1 化学成分
化学成分分析结果及标准成分见《表 1》。
《表 1》 化学成分分析结果 / %
| 成分 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo |
|---|
| CF8M | 0.08 | 1.5 | 1.5 | 0.04 | 0.04 | 18~21 | 9~12 | 2~3 |
| 蝶阀 | 0.10 | 0.60 | 0.61 | 0.024 | 0.009 | 18.05 | 9.71 | 1.45 |
2.2 金相分析
从出现锈蚀现象的蝶阀上切取了金相试样，经磨制抛光后，用三氯化铁水溶液腐蚀，在 Neophot-32 金相显徽镜上观察分析，其金相组织由奥氏体与另一种析出物组成。从理论上讲奥氏体不锈钢经正常热处理后，应得到均一奥氏体组织。组织中出现的另一析出物究竟是何组织，有两种判断：一是 σ 相，另一种是碳化物。σ 相与碳化物形成的条件不同，但都具有一个共同的特点，那就是造成奥氏体不锈钢对晶间腐蚀的敏感性。
首先采用了杂色法进行 σ 相的鉴别。采用碱性赤血盐水溶液（赤血盐 10g + 氢氧化钾 10g + 水 100ml），试样在该试剂中煮沸2~4 min 后，铁素体呈黄色，碳化物被腐蚀，奥氏体呈光亮色，σ 相由褐色变为黑色。用上述方法将从蝶阀上切取的试样在碱性赤血盐水溶液中煮沸 4 min 后，在显徽镜下观察，析出物保持了原形貌，未发现明显变化。因此决定采用热处理的方法进一步试脸分析。
2.3 热处理试验分析
σ 相是一种铁铬原子比例大致相等的金属间化合物。化学成分、铁素体、冷变形、温变都不同程度地对 σ 相形成产生影响。采用染色法试验，在显微镜下观察析出相变化不明显，故采用了热处理的方法来鉴别 σ 相。有关资料介绍，σ 相通常是在 500~800℃ 长期时效中形成的。这是因为较高的温度下时效有利于铬的扩散。再高温度加热 σ 相将开始溶解，溶解完毕至少要在 920℃ 以上。在高于 σ 相的稳定温度加热可使之消除。形成 σ 相所需时间虽然很长，但消除 σ 相一般只要短时间加热即可。根据这一理论，制定了热处理工艺，观察组织中的析出相是否可以消除。将从蝶阀上切取的试样加热到 940℃，保温 30 min，然后在 Neophot-32 金相显微镜上观察分析。经热处理后的试样中的析出相没有消除，并保持原形貌，由此证明了该组织中的析出相有可能不是 σ 相。
