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奥氏体不锈钢晶间腐蚀测试方法

不锈钢合金化原理

不锈钢是指能耐大气、水、含有酸、碱、盐的溶液以及其它腐蚀介质的侵蚀,具有高度化学稳定性的钢种系列。(化学腐蚀和电化学腐蚀)
(1)使钢的表面形成致密的保护膜,以防止周围介质与钢的基体发生作用,从而提高其抗氧化性。加入合金元素铬、硅、铝等,高温下钢的表面可生成Cr2O3,Al2O3,SiO2等致密的氧化膜(又称钝化膜),使金属内部不再进一步腐蚀。
(2)加入合金元素,提高钢基体的电极电位,从而提高钢的抗电化学腐蚀能力。一般往钢中加入Cr、Ni、Si等元素均能提高其电极电位。不锈钢中Cr的含量不低于12%

奥氏体不锈钢晶间腐蚀原理

奥氏体不锈钢是克服马氏体不锈钢耐蚀性不足和铁素体不锈钢脆性过大而发展起来的。基本成分为l8%Cr、8%Ni简称18-8钢。其特点是含碳量低于0.1%,利用Cr、Ni配合获得单相奥氏体组织。

C在奥氏体中溶解度0.02%~0.03%

450-800℃敏化处理

铬的扩散速度较小,来不及向晶界扩散

硫酸-硫酸铜试验原理

不锈钢在硫酸-硫酸铜试样中的腐蚀电位在+0.3~+0.58V范围内(相对于标准氢电极),在此电位范围内,晶粒表面的腐蚀速度最小,而贫铬区的腐蚀速度很大。如果敏化严重,例如铬量为7.5%(重量)时,贫铬区将被腐蚀,腐蚀速度大于105μA/cm2 .这样大的腐蚀速度差,将会引起严重的晶间腐蚀。大部分的晶粒因晶间腐蚀变得像没有粘接的砖砌结构一样。电阻,机械性能却发生了明显的改变,故弯曲裂纹、电阻和抗拉强度变化乃是这一试验方法的较好评判依据。
在硫酸-硫酸铜溶液中腐蚀电位是处在+0.3~+0.58V范围上限部分(如+0.58V处)。但是,把金属铜屑或铜丸放入溶液中并与试样接触时,试样的电位变得和铜的电位相同,为+0.3V(对标准氢电极)。也就是根据Cu2+、Cu+和Cu的共存电位,并在此电位下保持恒定。在这一电位下,它可能在活化区内腐蚀。晶间腐蚀的穿透速度很大,可以把试验时间缩短到24h,甚至有些钢种还经不起这样长的浸蚀,试验时间还可以缩短到15h.

试验操作

1、标准:GB/T 4334-2008、ASTM A262-2013
2、设备:1L带冷凝回流装置的锥形磨瓶,保持微沸状态的加热装置
3、溶液配制:100g分析纯硫酸铜(优级纯)溶解于700ml蒸馏水中,加入100ml优级纯硫酸(化学纯),再用蒸馏水稀释到1000ml。
4、敏化处理:超低碳(0.03%)或加入稳定化元素(钛、铌),650℃,压力加工件保温2小时,铸件保温1小时,空冷(675℃,保温1小时)
5、试验溶液应高出最上层试样20mm,仲裁试验时,按试样表面积计算,不小于8ml/cm2(保证试样浸泡在溶液内,不小于8ml/cm2,一个试验容器中允许测试三个试样)

6、试验时间:沸腾后计时16h(至少为15小时)
7:试样弯曲:试样厚度不大于1mm时,压头直径为1mm,大于1mm,压头直径为5mm(弯曲直径与试样厚度相等),铸钢件弯曲90 ° ,其余均弯曲180°(弯曲180°,塑性较差,未试验试样最大弯曲直径)
8、试样制备:80×20×5(国标),2块或4块,每个试样均测试2个被检验面75×25×5(美标),1块,薄板2块

结果评定

1、10倍放大镜下观察弯曲面,有无晶间腐蚀产生的裂纹。弯曲棱角产生的裂纹或者滑移线、皱纹和表面粗糙都不能认为是晶间腐蚀产生的裂纹。(低倍5-20X观察,有无裂纹或开裂)
2、弯曲法无法检测或对结果有疑义,采用金相法150-500(100-250)怀疑裂纹是由于弯曲产生的,对一未经腐蚀的试样进行弯曲
3、国标无缝钢管内表面?压扁试验?铸钢件2个空白样?

晶间腐蚀试样弯曲后宏观形貌

未发生晶间腐蚀试样弯曲后宏观形貌 已发生晶间腐蚀试样弯曲后宏观形貌

未发生晶间腐蚀试样表面金相组织

未发生晶间腐蚀试样表面金相组织

已发生晶间腐蚀试样表面金相组织

已发生晶间腐蚀试样表面金相组织


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