（钢铁冶金专业论文）含alsini的低碳钢耐腐蚀行为.pdf

川jj1 、 b y b a is o n g l i a n s u p e r v i s o r ： p r o f e s s o r j i a n gz h o u h u a p r e l e c t o rz h a nd o n g p i n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y d e c e m b e r2 0 0 7 1 _ 一 、 东北大学硕士学位论丈独创性声明、学位论文版权使用授权书 独创性：声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导f 完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 盘 思。 学位论文作者签名：自尬莲 日期： 2 汐d 孑2 乡 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：签字日期： _ 毒 ， 一i r 东北大学硕士学位论丈摘要 含a l s i n i 的低碳钢耐腐蚀行为 摘要 耐候钢是指在大气中具有良好耐腐蚀性能的低合金高强度钢，广泛应用于车辆、桥 梁和集装箱等钢结构。大气腐蚀是造成这些钢结构损坏的原因之一。世界上每年约有l 6 年产量的钢材因大气腐蚀而损耗。开发耐大气腐蚀性能优良的钢种，对于延长钢材的使 用寿命、减少维修、节约合金资源等均具有重要的意义。近年来，通过在钢中添加a l 、 s i 等元素来改善钢材耐候性的研究引起了国内外的广泛关注。 依据耐候钢成分设计原理，采用在工业纯铁中加入a l 、s i 、c u 、p 、c r 或n i 等合 金元素，尝试用a l 和s i 来取代或部分取代昂贵的金属元素n i ，通过冶炼、锻造和轧制， 制备了4 种含a i s i 和a 1 s i n i 的实验钢。然后对实验钢和q 2 3 5 对比钢进行浸渍干湿 循环加速腐蚀实验测定其年蚀率；应用o m 和e p m a 观察腐蚀产物的表面形貌和断面 元素分布；运用x r d 测量腐蚀产物的物相组成；采用电化学方法测定了浸渍干湿循环 加速腐蚀2 4 h 、7 2 h 、1 2 0 h 后试样锈层的极化曲线和交流阻抗值。通过上述研究，揭示 a l 、s i 、n i 、c u 、c r 等合金元素在实验钢锈层中的作用，探讨锈层对基体的保护机理。 课题获得的丰要结论如下： ( 1 ) a 1 s i 和a i s i n i 实验钢的力学性能均优子q 2 3 5 。a 1 s i 实验钢中2 拌钢的抗拉 强度达到5 0 5 m p a ，屈服强度为3 7 3 3 3 m p a ，分别是q 2 3 5 的1 3 5 倍和1 16 倍；a 1 s i - n i 实验钢中3 拌钢的屈服强度和抗弯强度分别是q 2 3 5 的1 1 8 倍和1 4 8 倍。 ( 2 ) 浸渍干湿循环加速腐蚀实验结果表明：实验初期实验钢与q 2 3 5 的年腐蚀率 都较高，超过一定时间后年蚀率逐渐降低。腐蚀1 2 0 h 后，a 1 s i 实验钢中2 钢的年蚀 率较a 1 s i - n i 实验钢中3 撑钢的年蚀率低0 1 4 5 m m a ，q 2 3 5 的年蚀率是2 撑钢的1 9 6 倍， 是3 j 钢的1 7 8 倍。 ( 3 ) 由x 射线衍射分析结果可知：在加速腐蚀1 2 0 h 后实验钢腐蚀产物均含有 f e 0 0 h 、y f e o o h 、a f e o o h 、y f e 2 0 3 、f e 3 0 4 等f e 的氧化物。l 群钢中以f e o o h 和q f e o o h 为主；2 撑、3 撑钢丰要以f e 3 0 4 和q f e 0 0 h 为主；q 2 3 5 以f e 3 0 4 和y f e o o h 为主，y f e 2 0 3 含量较高。l 撑、2 f 和3 撑钢的锈层中都含有较多的稳定性好的q f e 0 0 h ， 对提高耐蚀性有利。 ( 4 ) 电子探针微区分析结果表明：实验钢锈层中均有明显的c u 、c r 的富集，呈 层状，s i 和a l 也有富集，但未发现p 的富集。在a i s i n i 实验钢的锈层中还有少量的 n i 富集。这些合金元素的富集，使紧靠着基体的内锈层更致密，具有保护性。q 2 3 5 钢 锈层中没有合金元素的富集。 ( 5 ) 对测定的极化曲线进行了t a f e l 拟合得出：在4 个时间点实验钢的开路电位都高 于q 2 3 5 ，腐蚀电流都小于q 2 3 5 。在a 1 s i 实验钢中l 拌钢的腐蚀电流小于2 f 钢；a 1 s i n i 东北大学硕士学位论文摘要 系实验钢中，在腐蚀前、腐蚀2 4 h 和7 2 h 后3 钢的腐蚀电流小于4 f 钢，腐蚀1 2 0 h 后4 拌钢的 腐蚀电流小于3 f 钢。对测得的交流阻抗拟合得出：动：腐蚀前和腐蚀后实验钢的交流阻抗 值郁大f q 2 3 5 ，a 1 s i 实验钢中2 钢的交流阻抗值大于l 钢；在a i - s i n i 实验钢中腐蚀前 和腐蚀2 4 h 时3 拌钢的交流阻抗值大于4 钢，在腐蚀7 2 h 后4 钢的交流阻抗值大于3 f 钢。 关键词：大气腐蚀；铝；硅；镍；耐候钢；锈层；e i s - 1 - 东北大学硕士学位论丈 摘要 a t o m s p h e r i cc o r r o s i o nb e h a v i o ro fl o w c a r b o ns t e e l c o n t a i n i n g a l s i n i a b s t r a c t w e a t h e r i n gs t e e l i sak i n do fl o wa l l o ya n dh i g hs t r e n 舀hs t e e lw h i c hp o s s e s s e sh i g h r e s i s t a n c eo fa t m o s p h e r i cc o r r o s i o na n di sw i d e l yu s e di na u t o m o b i l e ，b r i d g ea n dc o n t a i n e r e v e 呵y e a ro n es i x t ho fs t e e lp r o d u c ty i e l di sd a m a g e db ya t m o s p h e r i cc o r r o s i o nw h i c hi so n e o ft h em a i nc a u s e st h a td a m a g es t e e lc o n s t r u c t s r e s e a r c h i n ga n dd e v e l o p i n gs t e e lw i t h e x c e l l e n tc o r r o s i o nr c s i s t a n c ei so fg r e a ts i g n i 6 c a n c ef o rp r o l o n g i n gt h es e r v i c ei i f eo f ，c o n s t r u c t s ，l e s s e n i n gr e p a i r i n gt i m e sa n dc o s t sa n da i s of o rs a v i n ga i l o yr e s o u r c e n o w i ti s w i d e i yc o n c e m e dt h a ta i ，s i ，a n do t h e re l e m e n t s a r ea d d e dt o i m p r o v et h ec o r r o s i o n r e s i s t a n c eo fs t e e l b a s e do nt h ed e s i g np r i n c i p l eo fw e a t h e r i n gs t e e l ，a l ，s i ，c u ，p ，c ro rn ia l l o ye l e m e n t s w e r ea d d e di n t ot h ei n d u s t r i a li r o n a r e rs m e l t i n g ，f o 喀i n ga n dr o lli n g ，f o u rd e s i g n e ds t e e l s c o n t a i n i n ga l - s ia n da l s i 二n iw e r eo b t a i n e di no r d e rt o d e c r e a s en ic o n t e n to rr e p l a c ei t t o t a l l yb ya la n ds i t h e nt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n da t o m s p h e r i cc o r r o s i o nb e h a v i o r so f t h ed e s i g n e ds t e e l sa n dt h ec o m p a r s i o ns t e e lq 2 3 5w e r et e s t e d t h es u r f a c ea n ds e c t i o n a l m o 叩h o l o g i e so fc o r r o s i o np r o d u c t sw e r eo b s e r v e db yo m a n de p m a ；x r dw a su s e dt o d e t e n n i n et h es u b s t a n t i a lp h a s ec o m p o s i t i o no ft h ec o r r o s i o np r o d u c t s ；t h ee l e c t r o c h e m i c a l b e h a v i o r so ft h er u s ti a y e rw h i c hf o m l e da f t e rt h ei m m e r s i o nw e t - d 叫一c y c l i cc o r r o s i o nt e s t s w e r es t u d i e do nt h ep o l a r i z a t i o nc u f v e sa n de i s m e a n w h i i e ，t h ee h e c to f a l l o y ss u c ha sa l 、 s i 、n i 、c u 、c ro nr u s tw e r er e s e a r c h e da n dt h ef u n h e rr e s e a r c ho fc o r r o s i o nr e s i s t a n t m e c h a n i s mw a sc a r r i e d t h em a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o ll o w i n g ： ( 1 ) t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h ed e s i g n e ds t e e l s a r eb e t t e rt h a nq 2 3 5 i na l - s i d e s i g n e ds t e e l ，t h et e n s i l es t r e n 垂ho f 2 撑s t e e lr e a c h e s5 0 5m p aa n di s1 3 5t i m e st h a nt h a to f q 2 3 5 t h ey i e l ds t r e n 垂ho f 2 撑r e a c h e s3 7 3 3 3m p aa n di s1 16t i m e st h a nt h a to fq 2 3 5 i n l v 东北大学硕士学位论文摘要 a i - s i n id e s i g n e ds t e e l ，t h et e n s i l es t r e n g t ha n dy i e i ds t r e n 昏ho f3 # a r e1 18t i m e sa n d1 4 8 t i m e st h a nt h a to fq 2 3 5 ( 2 ) t h er e s u l t sf r o mi m m e r s i o nw e t - d 叫- c y c l i cc o r r o s i o nt e s t si n d i c a t et h a tt h ea n n u a l c o l l r o s i o nr a t e sa r ei n c r e a s ea te a r l ys t a g ea n dt h e nr e d u c eg r a d u a l l yd u r i n gt h ec o r r o s i o nt e s t s f o rt h ed e s i g n e ds t e e i sa n dq 2 3 5 a r e r12 0 hc o r r o s i o nt e s t ，c o m p a r e dw i t ht h ea n n u a lr a t eo f 3 拌a l s i - n id e s i g n e ds t e e l ，t h ea n n u a lr a t eo f2 拌a l - s id e s i g n e ds t e e li sl o w e r0 14 5m m a t h a nt h a to f3 群a l - s i n id e s i g n e ds t e e l t h ea n n u a lc o r r o s i o nr a t eo fq 2 3 5i s1 9 6t i m e st h a n t h a to f2 拌s t e e la n di s1 7 8t i m e st h a nt h a to f3 撑s t e e l ( 3 ) t h ex - r a yd i f f a c t i o nt e s tr e s u l t st h o w s t h a tt h ec o r r o s i o np r o d u c t sc o n t a i nt h eo x i d e s o ff e ，s u c ha sf e o o h ， y - f e o o h ，q - f e 0 0 h ，y - f e 2 0 3 ，f e 3 0 4a r e ra c c e l e r a t e d c o “o s i o nf o r1 2 0 h t h er u s tl a y e ro f2 撑s t e e lm a i n l yc o n t a i n sf e 3 0 4a n dq - f e o o hw h i i e f e o o ha n dy - f e o o ha r ef 0 u n di nl # s t e e l f e 3 0 4a n dq f e o o ha r em a i n l yp r e s e n ti n3 f s t e e lw h i l et h er u s tl a y e ro f4 # s t e e lm a i n l yi n c i u d e sf e 3 0 4a n d y f e 0 0 h t h er u s tl a y e ro f q 2 3 5m a i n l y c o n t a i n sf e 3 0 4 粕dy - f e o o h 1 1 1 eq f e o o hw h i c hp o s s e s s e s9 0 0 d 瓯a b i i i z a t i o nm a i n i ye x i t si nl 撑，2 拌s t e e i 彻d3 撑s t e e i 卸dc a ni m p r o v c dc o r r o s i o n s i s t a n c c ( 4 ) 1 k 眦s ti a y 盯c o n t a i nt i l c 朗r i c h m 印to f c u 、c r 锄dt i 圮明r i c h m 即to f s i 、a i ，b u t o b v i o u se n r i c h m e n to fpb ym i c r o - a n a l y s i so fe l e c t r o np r o b e as m a l la m o u n to ft h e e n r i c h m e n to fn ii sf o u n di nt h er u s tl a y e ro fa l - s i - n id e s i g n e ds t e e l t h e s ea l i o y i n g e l e m e n t sa r ec o n c e n t r a t e di nm s tl a y e rc l o s et ot h em a t r i x ，t h er u s tl a y e ri sd e n s e ，s t r o n g a t t a c h m e n tw i t hp r o t e c t i o n n oa l l o y i n ge l e m e n te n r i c h m e n ti sf o u n di nt h er u s ti a y e ro f q 2 3 5 ( 5 ) t h em e a s u r e m e n tr e s u l t so fe l e c t r o c h e m i s t 拶p o l a r i z a t i o nc u r v e sf o rt h er u s tl a y e ro f t h et e s t e ds t e e l sa r e rc o r r o s i o nt e s t sf o r0 h ，2 4 h ，7 2 h ，12 0 hs h o wt h a tt h ec o r r o s i o nc u r r e n to f t h ef o u rd e s i g n e ds t e e l sa r ei o w e rt h a nt h a to fq 2 3 5 ，t h ec o r r o s i o np o t e n t i a l sa r eh i g h e rt h a n t h a to fq 2 3 5a r e r1 a f e lf i t t i n g t h ec o r r o s i o nc u r r c n to fl 撑s t e e li sl o w e rt h a n2 撑s t e e li n a i s id e s i g n e ds t e e l ，w h i l et h ec o r r o s i o nc u n r e n to f4 撑s t e e li sl o w e rt h a nt h a to f3 撑s t e e li n a l s i - n id e s i g n e ds t e e l e i ss p e c t r ar e s u l t ss h o wt h a tt h er u s tl a y e ri m p e n d e n c e so ft h e d e s i g n e ds t e e l sa r eh i g h e rt h a nt h a to fq 2 3 5 t h ei m p e n d e n c ev a l u eo f2 撑i sh i g h e rt h a nt h a t v 一 _ 唾0 ， 一 ， _ - t 东北大学硕士学位论文 o fl 拌s t e e l b e f o r ea c c e l e r a t e dc o r r o s i o na n da r e ra c c e l e r a t e dc o r r o s i i m p e n d e n c ev a l u eo f 3 i sh i g h e rt h a nt h a to f4 s t e e l ，b u tt h ev a l u eo f4 j f i s t t h a to f3 撑s t e e la r e ra c c e l e r a t e dc o r r o s i o nf o r7 2 h k e yw o r d s ：a t m o s p h e r i cc o r r o s i o n ；a l ；s i ；n i ；w e a t h e r i n gs t e e l ；r u s tl a v i 一- l 东北大学硕士学位论文 目 录 目录 独创性声明i 学位论文版权使用授权书二一 摘要i i a b s t r a c t i v 目录v i i 第1 章绪论1 1 1 大气腐蚀l 1 2 耐候钢的发展历程1 1 2 1 国外耐候钢的发展2 1 2 2 国内耐候钢的发展2 1 3 本课题的背景和意义4 1 4 本课题的丰要研究内容5 第2 章文献综述6 2 1 耐候钢6 2 1 1 合金元素对耐候钢大气腐蚀的影响6 2 1 2 耐候钢表面保护性锈层1 l 2 2 经济耐候钢l5 2 3 超级钢l6 2 4 双相耐候钢16 2 5 文献评述17 第3 章实验方法18 3 1 实验用钢及样品制备1 8 3 1 1 实验用钢18 v i i 东北大学硕士学位论文 目 录 3 1 2 试样制备18 3 2 周浸循环腐蚀实验方法及参数设定1 9 3 3 腐蚀试样处理及腐蚀失重测定2 0 3 4 腐蚀产物的物相测定2 0 3 5 腐蚀产物的形貌观察2 0 3 6 锈层横截面的成分分析：2 0 3 7 电化学实验测定2 0 3 7 1 极化现象2 l 3 7 2 交流阻抗及等效电路2 2 第4 章实验结果与分析2 4 4 1a 1 s i 实验钢实验结果分析2 4 4 1 1a 1 s i 实验钢力学性能2 4 4 1 2a 1 s i 实验钢的组织。2 4 4 1 3a 1 s i 实验钢加速腐蚀实验结果2 5 4 1 4a i s i 实验钢腐蚀产物的物相2 7 4 1 5a 1 s i 腐蚀产物的宏观形貌2 9 4 1 6a 1 s i 实验钢的电了探针分析3 2 4 1 7a 1 s i 实验钢极化曲线的测定3 7 4 1 8a 1 s i 实验钢交流阻抗的测量。4 l 4 2a 1 s i n i 实验钢实验结果分析4 7 4 2 1a i s i n i 实验钢的力学性能4 7 4 2 2a i s i - n i 实验钢的组织4 7 4 2 3a 1 s i n i 实验钢的加速腐蚀实验结果4 9 4 2 4a 1 s i - n i 实验钢腐蚀产物的物相5 0 4 2 5a 1 s i - n i 实验钢腐蚀产物的宏观形貌5 l 4 2 6a 1 s i n i 实验钢电子探针分析5 4 4 2 7a 1 s i n i 实验钢极化曲线的测定5 8 4 2 8a 1 s i n i 实验钢腐蚀交流阻抗的测量拟合。6 2 4 3a 1 s i 和a 1 s i _ n i 实验钢比较6 6 东北大学硕士学位论丈 目 录 第5 章结论6 8 参考文献6 9 致谢7 4 作者简介7 5 论文包含图、表、公式及文献7 6 i x t - i o 量 东北大学硕士学位论文第l 章绪论 1 1 大气腐蚀 第1 章绪论 大气的丰要成分为氮、氧、氩、水汽和二氧化碳，还有二氧化硫、硫化氢、氨及盐 雾。对材料腐蚀影响最大的是氧和水汽，空气中的盐雾加速材料的腐蚀。从腐蚀性考虑， 可将大气分为：农村大气、海洋大气、城郊大气、工业大气、极地大气和热带大气等。 大气腐蚀通常由大气中的湿度和污染物引起的，影响因素主要有：湿度、温度和腐蚀杂 质。 在干燥大气中，属于常温化学腐蚀，氧化速度较低；在潮湿的大气里，属电化学腐 蚀，大气中的温度越大，材料表面吸附的水膜越厚，腐蚀速度加快。通常大气腐蚀的典 型环境有3 种：乡村大气、工业大气和海洋大气。其中，乡村田园大气比较洁净，对钢 的腐蚀较轻：工业大气中含有s 0 2 、h 2 s 、n h 3 和n 0 2 等气体杂质及各种悬浮颗粒，差 异较大，影响不同；而海洋大气中随着离海岸线距离的不同就有不同的含盐量，对钢的 腐蚀危害最大i z j 。 通过多年大气腐蚀研究，人们认为，影响大气腐蚀性的丰要因素有3 个：温度在零 摄氏度以上时湿度超过临界湿度的时间一润湿时间；二氧化硫的含量；盐离_ 了的含量。 i s o 已经制定出标准l s o d p9 2 2 3 ，用以上3 个指标来确定大气腐蚀性，并以此推算各 种金属腐蚀量p 】。 在大气中引起钢腐蚀主要是溶解于水中的c l 和s 0 2 ，由于c l 对钢的侵蚀性非常强， 容易引起金属表面氧化膜的破裂使其成为阳极区域而腐蚀，腐蚀的速度取决于新鲜c l - 的供应，即从电解液中到达金属锈层界面的c l 的量和c l 一的扩散速度，并且随着锈层 的增厚而减慢。大气中的s 0 2 和0 2 吸附于金属表面的薄液膜并电离产生s 0 4 2 。，在金属 表面氧化膜的破裂的阳极区域与c 1 竞争金属离子反应牛成f e s 0 4 ，f e s 0 4 在水和氧存 在时水解产生氢氧化物，腐蚀过程为一个自催化的过程。因此钢的大气腐蚀速度实际上 受溶解于水中的c l 的控制【4 5 1 。 近几十年来大气腐蚀研究的方法有很大的发展，湿热实验、盐雾实验、周期喷雾复 合腐蚀实验、干湿周浸循环实验和多因予复合加速腐蚀实验是目前使用较多的加速实 验。大气腐蚀电化学研究方法有大气腐蚀监测电池a c m 和k e l v i n 探头参比电极技术， 极化和阻抗测量方法，这些方法通常用于交替加速实验中【6 】。 1 2 耐候钢的发展历程 东北大学硕士学位论丈第1 章绪论 1 2 1 国外耐候钢的发展 世界上最初的耐候钢，是最早牛产的低合金耐蚀钢的u s s t e e l 公司牛产的c o r - t e n 钢，它问世于1 9 3 3 q 卅。 美国3 0 年代开始的c o r - t e n 钢的研究取得了相当的成绩，即发展了高磷铜加铬、镍 的c o 卜t e na 系列和以铬、锰铜合金为丰的c o 卜t e nb 系列。这些合金元素促进附着物和 保护锈层的形成，提高了钢的耐大气腐蚀。这种耐候钢在6 0 年代不涂漆直接用于建筑和 桥梁上【引。 从2 0 世纪初至今，美德英日各国对耐候钢进行了大量深入的研究。基本都在c o 卜t e n 钢的基础上调整部分元素而得到的。现在美国使用较多的是c u p n i c r 系、c o 卜t e n 钢 以及h i s t e e l 、y o i o ”a w d y n a l l a y 5 0 等：日本的耐大气腐蚀钢有s p a h 、c ，z i r - t e n 、 c u p t o n 6 0 、r i n e n t e n 和y a w t e n 6 0 ，均属于m n c u c r n i 系，有时也加入m o 、v 、n b 、 t i 等微量合金元素；德国牌号有s t 5 2 和h s b 5 5 c ，也为m n c u c 卜n i 系钢；法国牌号有 a p s l 0 c 、a p s z o a 及a p s 2 5 ，它们是以c u 为丰添加m o 、v 元素的钢种；原苏联的耐大 气腐蚀钢则是以c u c r - n i 系为丰。其中最具有代表性的是美国的c o 卜t e n 系列、日本的 s p a h 、c 等【9 】，其中典型钢种的成分见表1 1 。 1 2 2 国内耐候钢的发展 我国的耐大气腐蚀钢研制从6 0 年代开始，自1 9 6 5 年至1 9 7 9 年有1 9 种含c u 及p 、 r e 、1 r i 的低合金钢，在风沙干燥、工业大气、潮湿都市、农村等1 0 个不同的环境下进 行长达1 5 年的大气暴露实验，取得了宝贵的第一手数据，于1 9 8 4 年制定了我国耐大气 腐蚀钢标准( g b 4 1 7 1 8 4 及g b 4 1 7 2 - 8 4 ) ，纳入了高耐候性的3 个牌号和焊接结构用耐 候钢的4 个牌号。 我国从6 0 年代起大量研制耐候钢，开发了一些自己的钢号，有自己特色的道路。 研制出以0 9 c u p t i r e 、0 9 c u p c r n i 、0 9 c u p v r e 为代表耐候钢，并已形成了批量生产能 力。这些钢以c u ，p 为丰并加入了稀土元素和v ，t i 等元素。现在我国耐候钢有两大 主要系列：c u p r e 系和c u p n i c r 系，如鞍钢的0 8 c u p v x t 系列、武钢的0 9 c u p t i 系列、济钢的0 9 m n n b 、上钢三厂的1 0 c r m o a l 、l o c r c u s i v 等，并得到广泛的应用【l o 1 1 】。 目前我国生产的耐候钢品种丰要有：0 9 c u p c r n i 、0 9 c u p t i r e 、0 9 c u p r e 、0 9 c u p v r e 、 0 8 c u p v r e 、0 8 c u p 、0 5 c u p c r n i 、1 0 m n c u p t 、1 0 c r n i c u p 等等【1 2 】，其中典型钢种成分 见表1 1 。 2 东北大学硕士学位论丈第l 章绪论 表1 1 几种典犁耐候钢( 质军：分数，) t a b i e1 - 1t y p i c a lw e a t h e r i n gs t e e i s ( m a s s ) 编号cs i m npsc rc ur e 其他 c o 卜t e na 0 12o 2 5 0 7 50 2 0 5o 0 7 0 15 0 0 40 3 一1 2 5o 2 5 0 6 s p a h0 120 3 0 - 0 6 0 0 3 0 50 0 7 - 0 12 【口 1 0 9 i ( i a c m 2 ) 图4 1 5a l s i 实验钢浸渍干湿循环腐蚀2 4 h 后带锈试样的极化曲线 f i g 4 15p o l a r i z a t i o nc u r v e so f a l - s it e s t e ds t e e l i m m e r s i o nw e t d 呵c y c l i cc o r r o s i o nt e s tf o r2 4 h 3 8 东北大学硕士学位论文 第4 章实验结果与分析 u 1 0 9 i ( i i l a c m 2 ) 图4 1 6a 1 s i 实验钢浸渍十湿循环腐蚀7 2 h 后带锈试样的极化曲线 f i g 4 16p o l a r i z a t i o nc u r v e so f a l - s it e s t e ds t e e la f t e ri m m e r s i o nw e t d r y - c y c l i cc o r r o s i o nt e s tf o r7 2 h 【口 u 幽 l o g i ( m a c 2 ) 图4 1 7a l s i 实验钢浸渍十湿循环腐蚀1 2 0 h 后带锈试样的极化曲线 f i g 4 17p o l a r i z a t i o nc u r v e so f a l s it e s t e ds t e e la r e ri m m e r s i o n 、v e t - d 拶一c y c l i cc o r r o s i o n t e s tf o rl2 0 h 表4 5a 1 s i 实验钢极化曲线的拟合结果 t i a b l e4 5f i t t i n gr e s u l t so fp o l a r i z a t i o nc u n ，e so f a l s it e s t e ds t e e l s 试样 腐蚀0 h腐蚀2 4 h腐蚀7 2 h 腐蚀1 2 0 h 钢e ( m v )i c o “m a )e ( m v )i 丌( m a )e ( m v ) i c o m a )e ( m v )i c o m a ) l 撑6 8 6 7 2 2 1 0 2 76 4 7 9 9 92 5 9 35 2 8 5 9 98 6 0 1- 4 8 1 0 2 9 1 5 4 7 2 撑7 1 3 7 4 74 1 1 6 8 3 8 22 6 5 65 2 5 3 3 l1 5 4 15 4 9 8 7 92 2 9 8 q 2 3 5 7 3 5 2 1 91 4 5 26 9 3 9 1 06 6 9 6 1 9 2 6 51 9 5 3- 5 7 1 0 3 52 6 1 1 经过t a f e i 拟合，从表4 5 中拟合的数据得出，在任何时间a 1 s i 实验钢的开路电位 3 9 东北大学硕士学位论文第4 章实验结果与分析 e 。丌都高于q 2 3 5 ，且对应的白腐蚀电流i 。o 盯小于q 2 3 5 的白腐蚀电流。说明q 2 3 5 的阳 极溶解较快，在q 2 3 5 锈层中没有合金元素的富集，锈层疏松，而a 1 s i 实验钢具有好 的耐腐蚀性。这与加入的合金元素有很密切的关系，在a 1 s i 实验钢中添加的c u 元素 起着活性阴极的作用，在一定条件下可以促进钢产牛阳极钝化，从而降低钢的腐蚀速度， p 元素是阳极去极化剂。在电解质溶液中，加速钢的均匀溶解和f e 2 + 的氧化速度，有助 于在钢的表面形成均匀锈层，促使牛成非晶态羟基氧化物致密保护膜而耐腐蚀。c u 、p 元素的复合作用促使锈层中形成极致密的非晶质q f e o o h ，从而阻止氧和水向钢材基 体渗入。s i 和a l 在锈层内形成复合铁氧化物在锈层下形成耐腐保护层，阻止腐蚀的进 行。 4 i 7 2a i s i 实验钢和q 2 3 5 在不同腐蚀时间的极化曲线 图4 1 8 为a i s i 实验钢和q 2 3 5 在不同腐蚀时间的极化曲线。 ( b ) 4 0 东北大学硕士学位论丈第4 章实验结果与分析 ( c ) 图4 1 8a 1 s i 试样钢及q 2 3 5 浸渍十湿循环腐蚀2 4 h 、7 2 h 和1 2 0 h 后带锈层试样的极化曲线 f i g 4 18p o l a r i z a l i o nc u r v e so f a l - s it e s t e ds t e e l sa n dq 2 3 5a r e ri m m e r s i o nw e t d 拶一c y c l i cc o r r o s i o n t e s tf o r2 4 h ，7 2 h ，1 2 0 h 从图4 1 8 中可以看出，测得的带锈层的同种材料的2 4 h 、7 2 h 、1 2 0 h 的腐蚀电位依 次都正移。阳极电流随时间的增加都减小，阳极半支曲线均向上平移。电位正移，说明 金属表面有多余的正电荷积聚。电位越正表明锈层的保护作用越强。 4 1 8a 1 s i 实验钢交流阻抗的测量 对a 1 s i 实验钢l 群、2 钢和q 2 3 5 在不同腐蚀时间2 4 h 、7 2 h 后交流阻抗曲线的测 定，同时还对未腐蚀的试样进行了交流阻抗谱的测定。 4 1 8 1a 1 s i 实验钢未腐蚀前的交流阻抗曲线 图4 1 9 为a 1 s i 实验钢未经干湿交替加速腐蚀实验时的交流阻抗。 4 1 东北大学硕士学位论文 第4 章实验结果与分析 z 、o h m 图4 1 9a 1 s i 实验钢未经干湿交替加速腐蚀实验时交流阻抗 f i g 4 19e i so f a l s it e s t e ds t e e l sb e f o r ei m m e r s i o n - w e t d r y c y c l i ct e s t 从测得的未腐蚀的a 1 s i 钢的复数平面图可知，在高频区出现的特征阻抗为半圆， 电极处于传荷控制，即电化学控制步骤，其半圆的半径表示电荷传递电阻的大小，因此， 半径越大，表示此种钢种的传荷电阻越大。此阻值由大到小依次是：2 撑，l 撑，q 2 3 5 。 随着频率的降低，数据点沿着半圆从左向右移动，即半圆的左侧为高频区，半圆的右侧 为低频区。低频区出现扩散控制的特征直线。在a i s i 钢未腐蚀前2 撑基体的阻抗值最大， 抗腐蚀能力越强，这与测定的年蚀率顺序一致。 4 1 8 2a i s i 实验钢腐蚀2 4 h 后测定的锈层交流阻抗的曲线及拟合曲线 图4 2 0 为a i s i 实验钢腐蚀2 4 h 后带锈层试样测得的交流阻抗图。 z o h m 图4 2 0a i s i 实验钢