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,20 北京科技大学学报 第30卷 钢空冷样品(f)、对比钢O9 CuPCrNi(g)形成的锈层 (③)从本实验所得结果来看，低合金钢的耐蚀 是不同的，1钢水冷样品(b)的锈层虽然在局部有 性主要取决于其显微组织，碳含量的影响主要通过 些空洞，但未形成贯穿性的孔隙，且空洞之外的锈层 它对显微组织的影响来体现，当低碳含量 比较致密，故可以起到阻碍进一步腐蚀的作用.2# (0.03%C)时，钢几乎为全体心立方结构，富碳的第 钢水冷样品()的锈层产生了明显的分层现象，外锈 2相很少，组织均匀，当碳含量较高(0.1%C)时，若 层疏松且多孔洞，但内锈层致密、无大孔洞.2#钢空 钢在轧后空冷，则得到接近平衡的显微组织，含有较 冷样品()的锈层也产生了分层现象，外锈层比较疏 多的富碳相，如渗碳体、珠光体，若钢在轧后水冷， 松，富空洞，内锈层中有贯穿性的裂纹，导致腐蚀液 得到非平衡组织，则富碳相含量依然可以很少，当 直接与钢基体接触，所以在与钢基体相接的锈层中 显微组织相同时，不同碳含量样品的耐蚀性基本相 又出现了疏松的锈层，对比钢O9 CuPCrNi(g)的外 同，究其原因，是钢的腐蚀过程本质上是一个电化 锈层疏松且有空洞，内锈层是不具有保护性的疏松 学过程，提高了钢的组织均匀性，就相当于减小了 层，与基体结合不紧密， 腐蚀电池阴阳极的电位差，因而会导致腐蚀速率的 2分析与讨论 降低，特别是减缓了发生局部腐蚀的趋势，在低合 金钢中，合金元素含量总体偏低，因而合金元素对腐 (1)由图1金相组织照片可知，实验钢的水冷 蚀过程的直接作用有可能较小，而显微组织的作用 样品，显微组织是均匀的单相贝氏体组织，没有明显 将变得突出. 的相间电位差，而且由图4锈层截面微观形貌可 知，实验钢的水冷样品内锈层比较致密，有效阻碍了 3结论 腐蚀液向基体渗透，使内锈层发生阴极还原受阻及 (1)实验钢轧后水冷的组织类型以均匀的贝氏 基体阳极溶解较难发生，提高了钢的耐蚀性·2钢 体为主，轧后空冷的钢组织是由针状铁素体、粒状贝 的空冷样品是准多边行铁素体、针状铁素体、粒状贝 氏体、M/A小岛和少量渗碳体（珠光体）组成的复相 氏体、一些M/A小岛和渗碳体（珠光体）等的复合 组织 组织，对比钢O9 CuPCrNi是铁素体和珠光体的复相 (2)从力学实验和干湿复合加速腐蚀实验结果 组织结构，相间电位差比较高，虽然也有内锈层， 显示，实验钢的强度比对比钢强度高，而耐蚀性仍比 但内锈层不致密，不具有保护性，腐蚀容易进一步发 对比钢好，水冷的低碳贝氏体钢的耐蚀性最好， 生，所以耐蚀性相对较差. O9 CuPCrNi的耐蚀性最差， (2)文献指出，电化学腐蚀初期速率很快，后期 (3)在碳含量比较低的情况下，即使空冷时，钢 由于致密锈层的形成阻碍了腐蚀的加深，腐蚀速度 的组织仍以较均匀的铁素体贝氏体为主，高碳含量 会减慢o).从图2可以看出：在腐蚀初级阶段(1~ 第2相很少，这时加工工艺对钢种的耐蚀性影响不 2周期)，实验钢腐蚀速度较慢，这是因为实验钢表 大；碳含量比较高时，不同加工工艺下情况不同，组 面有一层自然形成的化学钝化膜，一定程度上阻碍 织类型影响较大，均匀单相贝氏体的钢比组织类型 了腐蚀的进行，所以初期腐蚀速度较慢；实验中间阶 是铁素体、渗碳体（珠光体）等的复相组织钢耐蚀 段(3~4周期)，腐蚀速度加快，因为经过初期的腐 性好 蚀，实验钢表面的化学钝化膜已经被腐蚀过程所破 (4)在组织类型都是均匀单相贝氏体的情况 坏；实验后期(4~5周期)，各实验钢的腐蚀速度又 下，不同碳含量的钢耐蚀性差别不大；组织类型都是 有所减慢，这是因为样品表面形成了一层保护性较 铁素体、渗碳体（珠光体）等的复相组织时，碳含量低 好的致密内锈层，一定程度上也阻碍了腐蚀的进行， 的钢比碳含量高的钢耐蚀性要好， 所以腐蚀速度减慢， 从除锈的实验过程中也可以看到，初期样品表 参考文献 面只是一层疏松的锈层，腐蚀液可以渗透锈层，这样 [1]Graville B A.Cold cracking in welds in HSLA steels//Proceed- 的锈层对腐蚀没有阻碍作用.在腐蚀的后期，随腐 ings on Welding of HSLA Microalloyed)Structural Steels Rome).Metals Park.Ohio:ASM.1978:85 蚀时间递增，形成了一层发黑的较致密内锈层，除锈 [2 Garcia C I,Lis A K.Pytel S M:et al.Ultralow carbon hainitic 时不易除掉，说明它和基体结合较紧密，对基体起到 steel plate steels:Processing.microstructure and properties. 了保护作用，阻碍腐蚀的进一步发生， Trans Iron Steel Soc AIME.1992,13:103 (下转第34页)钢空冷样品（f）、对比钢09CuPCrNi（g）形成的锈层 是不同的．1＃钢水冷样品（b）的锈层虽然在局部有 些空洞但未形成贯穿性的孔隙且空洞之外的锈层 比较致密故可以起到阻碍进一步腐蚀的作用．2＃ 钢水冷样品（d）的锈层产生了明显的分层现象外锈 层疏松且多孔洞但内锈层致密、无大孔洞．2＃钢空 冷样品（f）的锈层也产生了分层现象外锈层比较疏 松富空洞内锈层中有贯穿性的裂纹导致腐蚀液 直接与钢基体接触所以在与钢基体相接的锈层中 又出现了疏松的锈层．对比钢09CuPCrNi（g）的外 锈层疏松且有空洞内锈层是不具有保护性的疏松 层与基体结合不紧密． 2 分析与讨论 （1） 由图1金相组织照片可知实验钢的水冷 样品显微组织是均匀的单相贝氏体组织没有明显 的相间电位差．而且由图4锈层截面微观形貌可 知实验钢的水冷样品内锈层比较致密有效阻碍了 腐蚀液向基体渗透使内锈层发生阴极还原受阻及 基体阳极溶解较难发生提高了钢的耐蚀性．2＃钢 的空冷样品是准多边行铁素体、针状铁素体、粒状贝 氏体、一些 M／A 小岛和渗碳体（珠光体）等的复合 组织对比钢09CuPCrNi 是铁素体和珠光体的复相 组织结构相间电位差比较高［9］虽然也有内锈层 但内锈层不致密不具有保护性腐蚀容易进一步发 生所以耐蚀性相对较差． （2） 文献指出电化学腐蚀初期速率很快后期 由于致密锈层的形成阻碍了腐蚀的加深腐蚀速度 会减慢［10］．从图2可以看出：在腐蚀初级阶段（1～ 2周期）实验钢腐蚀速度较慢这是因为实验钢表 面有一层自然形成的化学钝化膜一定程度上阻碍 了腐蚀的进行所以初期腐蚀速度较慢；实验中间阶 段（3～4周期）腐蚀速度加快因为经过初期的腐 蚀实验钢表面的化学钝化膜已经被腐蚀过程所破 坏；实验后期（4～5周期）各实验钢的腐蚀速度又 有所减慢这是因为样品表面形成了一层保护性较 好的致密内锈层一定程度上也阻碍了腐蚀的进行 所以腐蚀速度减慢． 从除锈的实验过程中也可以看到初期样品表 面只是一层疏松的锈层腐蚀液可以渗透锈层这样 的锈层对腐蚀没有阻碍作用．在腐蚀的后期随腐 蚀时间递增形成了一层发黑的较致密内锈层除锈 时不易除掉说明它和基体结合较紧密对基体起到 了保护作用阻碍腐蚀的进一步发生． （3） 从本实验所得结果来看低合金钢的耐蚀 性主要取决于其显微组织碳含量的影响主要通过 它 对 显 微 组 织 的 影 响 来 体 现． 当 低 碳 含 量 （0∙03％C）时钢几乎为全体心立方结构富碳的第 2相很少组织均匀．当碳含量较高（0∙1％C）时若 钢在轧后空冷则得到接近平衡的显微组织含有较 多的富碳相如渗碳体、珠光体．若钢在轧后水冷 得到非平衡组织则富碳相含量依然可以很少．当 显微组织相同时不同碳含量样品的耐蚀性基本相 同．究其原因是钢的腐蚀过程本质上是一个电化 学过程．提高了钢的组织均匀性就相当于减小了 腐蚀电池阴阳极的电位差因而会导致腐蚀速率的 降低特别是减缓了发生局部腐蚀的趋势．在低合 金钢中合金元素含量总体偏低因而合金元素对腐 蚀过程的直接作用有可能较小而显微组织的作用 将变得突出． 3 结论 （1） 实验钢轧后水冷的组织类型以均匀的贝氏 体为主轧后空冷的钢组织是由针状铁素体、粒状贝 氏体、M／A 小岛和少量渗碳体（珠光体）组成的复相 组织． （2） 从力学实验和干湿复合加速腐蚀实验结果 显示实验钢的强度比对比钢强度高而耐蚀性仍比 对比钢好．水冷的低碳贝氏体钢的耐蚀性最好 09CuPCrNi 的耐蚀性最差． （3） 在碳含量比较低的情况下即使空冷时钢 的组织仍以较均匀的铁素体贝氏体为主高碳含量 第2相很少这时加工工艺对钢种的耐蚀性影响不 大；碳含量比较高时不同加工工艺下情况不同组 织类型影响较大均匀单相贝氏体的钢比组织类型 是铁素体、渗碳体（珠光体）等的复相组织钢耐蚀 性好． （4） 在组织类型都是均匀单相贝氏体的情况 下不同碳含量的钢耐蚀性差别不大；组织类型都是 铁素体、渗碳体（珠光体）等的复相组织时碳含量低 的钢比碳含量高的钢耐蚀性要好． 参 考 文 献 ［1］ Graville B A．Cold cracking in welds in HSLA steels∥ Proceedings on Welding of HSL A （ Microalloyed ） Structural Steels （ Rome）．Metals ParkOhio：ASM1978：85 ［2］ Garcia C ILis A KPytel S Met al．Ultra-low carbon bainitic steel plate steels：Processing microstructure and properties． T rans Iron Steel Soc AIME199213：103 （下转第34页） ·20· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷