·248· 工程科学学报，第41卷，第2期 白排气口 Mn的添加对2205双相不锈钢腐蚀率的影响见 图2.随着Mn加入量的增加，样品腐蚀率也随之升 高.因此，M的添加会降低双相不锈钢的耐蚀性 能.而样品的腐蚀失重主要来源于两个方面，一是 不锈钢表面夹杂物的腐蚀，另一个是不锈钢基体自 硅钼棒 身的腐蚀. 25 23.064 氧化镁坩埚 20 19.411 (, 15 12.235 腰10 8.071 高纯Ar ~热电偶 进气口→ 图1实验装置示意图 Fig.1 Schematic diagram of experimental equipment 样品1 样品2 样品3 样品4 实验样 L-1HNO,溶液中浸泡20mim,去除腐蚀产物.称量 腐蚀前后样品的质量，计算腐蚀率(GB/T17897一 图2Mn的添加对腐蚀率的影响 Fig.2 Effeet of manganese addition on the corrosion rate 1999).腐蚀后的6%FeCL,+0.05mol·L-1HCl溶 液进行化学分析测试，测定溶液中Mn、Si、Ti、Cr、Al 为探究夹杂物腐蚀机理，首先采用扫描电镜对 和Ni元素的含量. 2205双相不锈钢中的夹杂物进行观察分析.钢中夹 原位分析法中，样品尺寸为10mm×10mm×4 杂物主要有3类，分别为(Mn、Si)氧化物，(Cr、Mn、 mm,表面抛光至1.5m,在样品表面做好标记以便 A)氧化物以及(Mn、Si、Cr)氧硫化物.各类夹杂物 确定夹杂物的位置.在35℃温度下放入6%FCl3+ 在腐蚀前后的形貌变化及夹杂物中成分质量分数见 0.05molL-1HCl溶液中浸泡24h,对腐蚀前后的样 图3.(Mn、Si)氧化物和(Mn、Si、Cr)氧硫化物经化 品进行电子显微镜观察及能谱分析，观察不同夹杂 学腐蚀后，基本完全被溶解，并在样品表面留下点蚀 物对双相不锈钢，点蚀的影响. 坑.而(Cr、Mn、Al)氧化物没有任何变化.点蚀坑的 采用动电位极化曲线法测试样品的点蚀点位. 形成必然会提高双相不锈钢的腐蚀率，降低其耐点 测试溶液为质量分数3.5%的NaCl溶液，温度为 蚀性能.采用夹杂物自动分析技术对这3类夹杂物 (50±1)℃.扫描从-1.0V开始向阳极方向扫描， 的尺寸和分布密度进行统计分析，结果如图4. 扫描速度为10mV·s-1,扫描至+1.6V结束(ASTM 随着锰含量的增加，钢中夹杂物总量明显增加， G150-99(2004)).采用扫描电镜观察电化学测试 其中(Mn、Si)氧化物数量变化最为突出，且(Mn、Si) 前后夹杂物周围的点蚀情况. 氧化物的平均尺寸为7~8um,大于其他两类夹杂 物.这表明了Mn的加入一定程度上促进了(Mn、 2实验结果与讨论 S)氧化物的形成.为进一步解释这种现象，对 2.1Mn的添加对腐蚀率的影响 (Mn、Si)氧化物中Mn/Si的质量比进行统计，结果 对于点蚀严重、均匀腐蚀不明显的材料，其耐点 如图5.可以发现Mn的加入对Mn/Si的质量比影 响不大，基本维持在3到4之间，也就是说钢中 蚀性可以用腐蚀率，即单位面积、单位时间的质量损 (Mn,Si)氧化物主要以3Mn02Si02和2Mn0·Si02 失表示，单位是g·m2.h1.腐蚀率7按式(1) 两种形式存在，其反应方程如式(2)和式(3)： 计算： 3[Mn]+2[Si]+7[0]=(3Mn0-2Si02), W。-W 7= S.t (1) a(3Mn0-2si02) (2) 式中，W。为腐蚀前样品的质量，W为腐蚀后样品的 K,iaiaato1 质量，S为样品的表面积，t为时间. 2[Mn]+[Si]+4[0]=(2Mn0.Si02),工程科学学报,第 41 卷,第 2 期 图 1 实验装置示意图 Fig. 1 Schematic diagram of experimental equipment L - 1 HNO3溶液中浸泡 20 min,去除腐蚀产物. 称量 腐蚀前后样品的质量,计算腐蚀率(GB / T 17897 ― 1999). 腐蚀后的 6% FeCl 3 + 0郾 05 mol·L - 1 HCl 溶 液进行化学分析测试,测定溶液中 Mn、Si、Ti、Cr、Al 和 Ni 元素的含量. 原位分析法中,样品尺寸为 10 mm 伊 10 mm 伊 4 mm,表面抛光至 1郾 5 滋m,在样品表面做好标记以便 确定夹杂物的位置. 在 35 益温度下放入 6% FeCl 3 + 0郾 05 mol·L - 1 HCl 溶液中浸泡 24 h,对腐蚀前后的样 品进行电子显微镜观察及能谱分析,观察不同夹杂 物对双相不锈钢点蚀的影响. 采用动电位极化曲线法测试样品的点蚀点位. 测试溶液为质量分数 3郾 5% 的 NaCl 溶液,温度为 (50 依 1)益 . 扫描从 - 1郾 0 V 开始向阳极方向扫描, 扫描速度为 10 mV·s - 1 ,扫描至 + 1郾 6 V 结束(ASTM G150鄄鄄99(2004)). 采用扫描电镜观察电化学测试 前后夹杂物周围的点蚀情况. 2 实验结果与讨论 2郾 1 Mn 的添加对腐蚀率的影响 对于点蚀严重、均匀腐蚀不明显的材料,其耐点 蚀性可以用腐蚀率,即单位面积、单位时间的质量损 失表示,单位是 g·m - 2·h - 1 . 腐蚀率 浊 按式(1 ) 计算: 浊 = W0 - W S·t (1) 式中,W0为腐蚀前样品的质量,W 为腐蚀后样品的 质量,S 为样品的表面积,t 为时间. Mn 的添加对 2205 双相不锈钢腐蚀率的影响见 图 2. 随着 Mn 加入量的增加,样品腐蚀率也随之升 高. 因此,Mn 的添加会降低双相不锈钢的耐蚀性 能. 而样品的腐蚀失重主要来源于两个方面,一是 不锈钢表面夹杂物的腐蚀,另一个是不锈钢基体自 身的腐蚀. 图 2 Mn 的添加对腐蚀率的影响 Fig. 2 Effect of manganese addition on the corrosion rate 为探究夹杂物腐蚀机理,首先采用扫描电镜对 2205 双相不锈钢中的夹杂物进行观察分析. 钢中夹 杂物主要有 3 类,分别为(Mn、Si)氧化物,(Cr、Mn、 Al)氧化物以及(Mn、Si、Cr)氧硫化物. 各类夹杂物 在腐蚀前后的形貌变化及夹杂物中成分质量分数见 图 3. (Mn、Si)氧化物和(Mn、Si、Cr)氧硫化物经化 学腐蚀后,基本完全被溶解,并在样品表面留下点蚀 坑. 而(Cr、Mn、Al)氧化物没有任何变化. 点蚀坑的 形成必然会提高双相不锈钢的腐蚀率,降低其耐点 蚀性能. 采用夹杂物自动分析技术对这 3 类夹杂物 的尺寸和分布密度进行统计分析,结果如图 4. 随着锰含量的增加,钢中夹杂物总量明显增加, 其中(Mn、Si)氧化物数量变化最为突出,且(Mn、Si) 氧化物的平均尺寸为 7 ~ 8 滋m,大于其他两类夹杂 物. 这表明了 Mn 的加入一定程度上促进了(Mn、 Si)氧化物的形成. 为进一步解释这种现象, 对 (Mn、Si)氧化物中 Mn / Si 的质量比进行统计,结果 如图 5. 可以发现 Mn 的加入对 Mn / Si 的质量比影 响不大,基本维持在 3 到 4 之间,也就是说钢中 (Mn、Si)氧化物主要以 3MnO·2SiO2 和 2MnO·SiO2 两种形式存在,其反应方程如式(2)和式(3): 3[Mn] + 2[Si] + 7[O] = (3MnO·2SiO2 ), K2 = a(3MnO·2SiO2 ) a 3 [Mn]·a 2 [Si]·a 7 [O] (2) 2[Mn] + [Si] + 4[O] = (2MnO·SiO2 ), ·248·