奧氏體鋼鹽霧腐蝕研究

胡景豫

（海軍駐齊齊哈爾地區(qū)軍事代表室，黑龍江 齊齊哈爾 161042）

工程師園地

奧氏體鋼鹽霧腐蝕研究

胡景豫

（海軍駐齊齊哈爾地區(qū)軍事代表室，黑龍江 齊齊哈爾 161042）

本文采用鹽霧腐蝕方法評(píng)價(jià)奧氏體鋼的抗鹽霧腐蝕性能，利用金相、XRD對(duì)材料的組織進(jìn)行了分析，對(duì)該材料在鹽霧環(huán)境中的腐蝕形態(tài)進(jìn)行了觀測(cè)，結(jié)果表明該材料在鹽霧環(huán)境中的腐蝕形態(tài)以點(diǎn)蝕為主，并提出在鹽霧環(huán)境中使用該材料的熱處理方法，以提高該材料的耐鹽霧腐蝕性能。

鹽霧腐蝕；點(diǎn)蝕；奧氏體；耐熱鋼

Abstract:This paper assessed the resistance of austenitic steels to neutral salt spray.The microstructure of austenitic steel sample and the corrosion mechanism in salt fog conditions were investigated by XRD and metallographic experiment.The results show that the pit corrosion is themajor corrosion morphology for austenitic steels in salt fog conditions.And the optimist heat treatment method is proposed to improve the salt spray resistance of austenitic steels.

Key words:neutral salt spray;pit corrosion;austenite;heat resistent steel

奧氏體鋼用途非常廣泛，常被用做不銹鋼和耐熱鋼，奧氏體耐熱鋼是在奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，種類繁多，在工程上應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。由于奧氏體晶格致密，再結(jié)晶溫度高，因而這種鋼的熱強(qiáng)性好；大量Cr、Ni使鋼具有高溫抗氧化性，加入的合金元素Mo、W、Ti等，既能提高奧氏體的固溶強(qiáng)化效果，也能形成合金碳化物或金屬間化合物而促使鋼彌散強(qiáng)化[1]。

由于奧氏體鋼含Cr、Ni元素較多，也具有一定的耐蝕能力，本文通過(guò)中溫鹽霧腐蝕試驗(yàn)的這種方法，檢驗(yàn)被試材料有無(wú)防蝕性能，同時(shí)可根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和其它材料比較耐蝕性能，對(duì)該材料在鹽霧環(huán)境中使用做出指導(dǎo)。

1 耐熱鋼化學(xué)成分及組織分析

1.1 化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果（表1）

表1 材料的化學(xué)成分（（wt）%）Tab.1 Chemical composition ofmaterial

1.2 XRD物相鑒定結(jié)果（圖1）

圖1 XRD衍射圖Fig.1 XRD diffraction pattern

由PDF卡片比對(duì)后確定該材料的基體為單一的奧氏體組織。

1.3 金相組織

奧氏體耐熱鋼的金相組織見(jiàn)圖2。在金相照片中可以觀察到奧氏體晶粒晶界平直，在晶界和晶粒內(nèi)部有顆粒狀析出物。

2 中溫鹽霧試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)按照人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T10125-1997）中的要求使用設(shè)備、試劑，并按照標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行。

圖2 奧氏體耐熱鋼的金相組織Fig.2 Metallurgicalstructure ofaustenitic steels

試驗(yàn)用鹽霧腐蝕箱采用：ATLSA BCX Basic Cyclic Corrosion ExposureSystem

試劑：采用分析純NaCl、去離子水，配制好的NaCl溶液濃度滿足（50±5）g·L-1的要求。

試樣：本次試驗(yàn)采用的24個(gè)試樣大小為R=12.5mm，表面狀態(tài)為800#砂紙打磨光滑。

2.2 試驗(yàn)過(guò)程

2.2.1 試樣的清洗及稱重 試樣用無(wú)水乙醇清洗后吹干然后用天平稱重，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)清洗之后的重量（g）Tab.2 Weightafterwashing

2.2.2 鹽霧腐蝕箱性能評(píng)價(jià) 鹽霧腐蝕箱運(yùn)行穩(wěn)定后測(cè)得鹽霧沉積量為每80cm2為1.44mL·h-1。符合標(biāo)準(zhǔn)中每80cm2為1～2mL·h-1的要求。

2.2.3 試樣的放置及提取 試樣在鹽霧箱中被試表面與垂直方向成150～300，并且互不接觸，試樣支架用泡沫制成，試樣的提取時(shí)間分別為8、20、36、60、92、132、180、240h，每組 3 個(gè)試樣，每次提取一組，提取試樣序號(hào)依次增大。

2.2.4 試樣腐蝕產(chǎn)物的去除及稱重 鹽霧腐蝕試驗(yàn)后腐蝕產(chǎn)物的清除按金屬和合金的腐蝕-腐蝕試樣上腐蝕產(chǎn)物的清除（GB/T16545-1996）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，采用化學(xué)方法，清洗溶液采用鹽酸、六次甲基四胺、蒸餾水配制的混合溶液。清除完腐蝕產(chǎn)物后用無(wú)水乙醇清洗，吹干后稱重，稱重結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 試樣去除腐蝕產(chǎn)物的重量（g）Tab.3 Weight removed corrosion products

3 試驗(yàn)結(jié)果

3．1 開(kāi)始出現(xiàn)的腐蝕的時(shí)間及外觀

此材料的開(kāi)始出現(xiàn)腐蝕的時(shí)間為8h，在第一組提取的3個(gè)試樣中，其中兩個(gè)可以觀察到有腐蝕發(fā)生。試樣均為局部腐蝕，第6組與第8組腐蝕后的圖片見(jiàn)圖3。

圖3 第6組、第8組兩個(gè)試樣經(jīng)鹽霧腐蝕后的宏觀形貌Fig.3 Macrascopical morphology after salt spray corrosion in group 6 and group 8

3.2 腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線的繪制

試樣的減重變化如表4。

表4 每個(gè)試樣的重量變化（g）Tab.4 Weightvariation ofevery sample

經(jīng)數(shù)據(jù)擬合得動(dòng)力學(xué)曲線見(jiàn)圖4。

圖4 腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線Fig.4 Curve of corrosion kinetics

由腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線可知，在腐蝕開(kāi)始階段，腐蝕速度較快，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)腐蝕速度漸漸變慢。

3.3 鹽霧腐蝕的金相照片

鹽霧腐蝕的金相照片見(jiàn)圖5。

金相照片可以觀察到，材料在Cl-作用下發(fā)生腐蝕的類型是以點(diǎn)蝕為主。腐蝕截面微觀形貌觀察末見(jiàn)腐蝕在材料內(nèi)部發(fā)展。

圖5 鹽霧腐蝕240h的金相照片（500×）Fig.5 Photograph of metallurgical structure after 240h salt spray corrosion

4 結(jié)論

由于該材料接近單一的奧氏體組織，鈍化元素Cr的含量較高，金相照片、腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線都反應(yīng)出了點(diǎn)蝕失重小的特點(diǎn)。鹽霧環(huán)境中的點(diǎn)蝕主要是由于Cl-的吸咐和穿透作用形成的，點(diǎn)蝕必然發(fā)生在金屬結(jié)構(gòu)不均勻貧Cr地方。晶界具有較高的能量，碳化物易于在晶界上析出，造成周圍貧鉻，且晶界的吸咐能力強(qiáng)，晶體缺陷眾多擴(kuò)散速度快，點(diǎn)蝕優(yōu)先產(chǎn)生在晶界上。在鹽霧環(huán)境中使用時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整奧氏體耐熱鋼的熱處理工藝，固溶處理時(shí)可以適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，讓奧氏體晶粒長(zhǎng)大，充分均勻化減少晶界，時(shí)效時(shí)只要滿使用性能即可，盡可能的控制碳化物的析出，提高奧氏體耐熱鋼的抗鹽霧腐蝕能力。

［1］趙品，等.材?？茖W(xué)基礎(chǔ)教程［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.

［2］李慶揚(yáng)，等.數(shù)值分析［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2008.

Study on salt spray corrosion to austenitic steels

HU Jing-yu
（Naval Qiqihar Station Representative Office,Qiqihar 161042,China）

TG174.3

A

1002-1124（2011）01-0057-03

2010-11-12

胡景豫（1978-），工程師，哈爾濱，工程大學(xué)碩士研究生。