夾雜物對(duì)貝氏體低合金鋼早期局部腐蝕演化的影響
前言超低碳貝氏體(ULCB)低合金鋼具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于海洋設(shè)施、造船、軍艦、橋梁、建筑等海洋環(huán)境中，其在海洋環(huán)境中的耐蝕性是影響服役安全性及使用壽命的重要因素。材料的顯微組織（包括夾雜物、相組成、晶粒尺寸、偏析、位錯(cuò)、內(nèi)應(yīng)力等）是影響材料耐蝕性的重要因素。由于冶金條件的限制，鋼中不可避免的存在各種夾雜物，包括氧化物夾雜、硫化物夾雜、碳化物夾雜等。其中，MnS 對(duì)鋼的耐蝕性能影響較大，大量研究表明，不銹鋼中的MnS 夾雜的優(yōu)先溶解是引發(fā)其點(diǎn)蝕的主要原因。對(duì)于低合金鋼，也有研究發(fā)現(xiàn)在NaCl 溶液中，夾雜物的存在也會(huì)引發(fā)腐蝕初期的點(diǎn)蝕。然而，長(zhǎng)期腐蝕又表現(xiàn)為均勻腐蝕。目前對(duì)于夾雜物引發(fā)低合金鋼早期局部腐蝕的機(jī)理以及腐蝕發(fā)展為均勻腐蝕的過(guò)程和機(jī)理尚不清楚。
董俊華等采用海洋用ULCB 低合金鋼為研究對(duì)象，研究其在NaCl 溶液中從局部腐蝕到均勻腐蝕的早期腐蝕演化，解釋腐蝕發(fā)生和擴(kuò)展的機(jī)理。實(shí)驗(yàn)材料為DB685 超低碳貝氏體鋼，采用正火處理以均勻化組織，消除成分偏析和內(nèi)應(yīng)力。采用0.01M NaCl 溶液中的浸泡實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得不同腐蝕時(shí)間的腐蝕形貌，采用SEM 觀察腐蝕前后的形貌，采用EPMA 分析各相的化學(xué)成分，開(kāi)展微區(qū)電位掃描原位監(jiān)測(cè)腐蝕過(guò)程中的微區(qū)電位變化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)低合金鋼在NaCl 溶液中的早期腐蝕演化過(guò)程可以分為五個(gè)階段: (1) 夾雜物周圍的基體最先腐蝕，形成腐蝕縫隙。(2) 腐蝕沿縫隙邊緣橫向擴(kuò)展為以?shī)A雜物為中心的圓形腐蝕斑。(3) 含有夾雜物的腐蝕斑橫向擴(kuò)展，合并成更大的腐蝕斑，腐蝕斑內(nèi)基體腐蝕加重；腐蝕斑外基體尚未腐蝕。(4) 隨腐蝕深度增加，大部分表層夾雜物脫落；腐蝕斑外基體發(fā)生腐蝕。(5) 腐蝕斑內(nèi)外的基體腐蝕均逐漸加重，腐蝕由局部腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚋g。另外，粒狀貝氏體基體中BF 腐蝕快于M/A 島，形成大量小腐蝕坑。隨腐蝕進(jìn)行，小腐蝕坑擴(kuò)展，表層基體逐漸被腐蝕掉。腐蝕機(jī)理為：MnS/基體之間的腐蝕電偶導(dǎo)致了早期局部腐蝕縫隙及圓形腐蝕斑的形成及擴(kuò)展。夾雜物脫落使得MnS/基體之間電偶作用失效，局部腐蝕發(fā)展為均勻腐蝕。新暴露出的MnS 夾雜同樣會(huì)加速其周圍基體的腐蝕，盡管從腐蝕形貌上很難觀察。M/A 島/BF 間的腐蝕微電偶導(dǎo)致小點(diǎn)蝕坑的形成，由于M/A 島在鋼中的彌散分布，其電偶加速作用一直存在。在整個(gè)腐蝕演化過(guò)程中，MnS/基體的腐蝕電偶作用加速最初腐蝕縫隙和腐蝕斑的形成和擴(kuò)展；MnS 的脫落導(dǎo)致電偶作用失效，使得局部腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚋g。M/A 島/BF 間的腐蝕微電偶作用加速了M/A 島周圍BF 的溶解，形成大量小腐蝕坑。MnS 引起的電偶加速基體腐蝕作用遠(yuǎn)強(qiáng)于M/A 島引起的微電偶加速腐蝕作用。
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2016年1月22日
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