只要是材料,就存在著使用壽命,在使用的過程中或多或少都會直接或者間接的遭遇損壞,材料的損壞多種多樣,其中腐蝕就是幾種最常見的損壞形式之材料在遭遇到環(huán)境介質(zhì)中的化學(xué)、電化學(xué)和物理等作用產(chǎn)生的損壞現(xiàn)象被稱做腐蝕,特別是常用的金屬材料。腐蝕問題涉及到生活中的各個領(lǐng)域,只要使用材料就不可避免出現(xiàn)腐蝕問題。腐蝕不僅會造成一些事故,還會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
據(jù)統(tǒng)計,每年10%~20%的金屬由于腐蝕而被損失掉,如果年產(chǎn)10億噸鋼材,就意味著其中的1億噸鋼材由于腐蝕而浪費(fèi)。因此,如何防護(hù)腐蝕已經(jīng)是迫在眉睫的問題。防護(hù)腐蝕最基本的途徑通常有以下6種:(1)提高材料本身的耐蝕性;(2)改變所處的環(huán)境:(3)采用涂鍍層和表面改性;(4)將材料與腐蝕介質(zhì)隔開:(5)采用電化學(xué)保護(hù);(6)正確的選材和合理的設(shè)計。鐵素體不銹鋼也會發(fā)生類似于奧氏體不銹鋼常出現(xiàn)的晶間腐蝕(IGC)。由于Fe-17Cr鐵素體不銹鋼中存在C、N等間隙元素,提高不銹鋼的晶間腐蝕敏感性。
C傾向于偏析到晶界,而Cr與不銹鋼中的C具有強(qiáng)親和力。因此,Cr被吸引到晶界處與C結(jié)合成Cr的碳化物如Crz3C6o Crz3C6析出導(dǎo)致晶界附近出現(xiàn)貧銘區(qū),致使IGC發(fā)生在晶界的貧銘區(qū)。除此之外,鐵素體不銹鋼相比奧氏體不銹鋼更易于遭受IGC的影響,由于鐵素體不銹鋼中的C溶解度較低,鋼中Cr的碳化物更容易析出。對于這種情況,通常采用以下幾種措施來防止晶間腐蝕的發(fā)生:(1)采用700-800℃的回火:(2)添加穩(wěn)定化合金元素,如Ti、Nb等:(3)降低鋼中的C、N含量。
另外,點(diǎn)蝕也是一種常見的腐蝕現(xiàn)象。點(diǎn)蝕是在不銹鋼局部的表面上形成具有一定深度的小孔或銹斑。通常采用電化學(xué)測試極化曲線中的Epit來表征試樣的點(diǎn)蝕性能。電化學(xué)腐蝕是指金屬與電解質(zhì)水溶液相接觸而引發(fā)的電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致的腐蝕。電化學(xué)腐蝕意味著在腐蝕反應(yīng)期間具有兩個相對獨(dú)立的陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng),同時伴隨著電流的發(fā)生。電化學(xué)腐蝕基本上是氧化還原過程,而陽極反應(yīng)是金屬的溶解,并且陰極反應(yīng)由溶液中的去極化劑被還原。電化學(xué)除了通過測試極化曲線來表征點(diǎn)蝕性能以外,還可以進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜(EIS)的測試來表征。
EIS主要通過測量電阻和電容的方式,用以表征材料表面形成鈍化膜的強(qiáng)弱。并且,對有效的電阻和電容數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖,即Nyquist圖和Bode圖。在此基礎(chǔ)上,利用,等效電路模型對阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄M合處理,得到所需要的結(jié)果,Mahato等人研究了在含有0.5mol/L NaCI的20%乙酸水溶液中的食品級Fe-17Cr鐵素體不銹鋼的點(diǎn)蝕行為,發(fā)現(xiàn)了其是一種自催化過程,同時表明氯離子,和乙酸根離子在點(diǎn)蝕中都起著重要的作用。Yin等人發(fā)現(xiàn)在NaCI溶液中加氫離,子會提高Fe-17Cr鐵素體不銹鋼的點(diǎn)蝕敏感性,由于其鈍化膜中金屬氧化物含量的降低和與滲透氫相關(guān)的額外氫氧化反應(yīng)。Yu等人發(fā)現(xiàn)適量Ce的添加可以改善Fe-17Cr鐵素體不銹鋼的點(diǎn)蝕行為,這是由于Ce有助于產(chǎn)生分散和細(xì)小的稀土夾,雜物,但是過量的Ce又會導(dǎo)致夾雜物尺寸和數(shù)量增加,從而降低耐點(diǎn)蝕性能。Lee等人發(fā)現(xiàn)Cu的添加會導(dǎo)致含Cr的夾雜物增加,從而抑制Fe-17Cr鐵素體不銹鋼的鈍化性能。