偶国富等：温度和pH值对20钢盐酸露点腐蚀行为的影响 ·1105· um,且腐蚀坑呈现大面积合并的现象.图9(e)中可 20钢的露点腐蚀信息，利用金相显微镜对试样的显 以看出pH值为3时，腐蚀坑数量较多且较浅，分散 微组织进行了观察.在暴露于腐蚀环境之前，试样 在试样表面，从图9()中可以看出腐蚀坑直径分布 经过了打磨、抛光，并用质量分数为4%的硝酸酒精 在5~30m,相邻的腐蚀坑出现了合并的现象. 擦拭3~5s以便于观察钢中各相之间的腐蚀情况. HCl溶液的pH值减小，溶液中Cl的含量升高，试 20"钢的显微组织如图10所示，图中白色部分 样表面形成的腐蚀坑数量增加，当试样表面腐蚀坑 为铁素体相，黑色部分为珠光体.从图10(a)和图 的数量达到一定程度后，随腐蚀坑数量的增加，腐蚀 10(b)中可以看出，20钢的显微组织主要成分为铁 坑之间将出现合并，因此随着HCl溶液pH值的增 素体和珠光体.在90℃，pH=1的腐蚀环境中腐蚀 大，20°钢表面出现大面积腐蚀坑合并的倾向减小， 1.5h后发现，腐蚀发生的位置主要集中在铁素体晶 腐蚀程度减弱. 界、铁素体内部（图10(d)中标记为“1”）以及铁素 2.3显微组织分析 体与珠光体交界处（图10(d)中标记为“2”），铁素 20*钢经900℃正火处理后，为了更直观的获取 体优先腐蚀，珠光体比铁素体更耐蚀 图1020*钢显微组织.(a,b)腐蚀前：(c,d)90℃，pH值为1的环境中腐蚀1.5h Fig.10 Microstructure of 20*steel:(a,b)before corrosion:(c,d)corrosion in pH value of I environment at 90C for 1.5 h 2.4腐蚀产物组成成分分析 FeOOH.Fe在溶液中会以Fe2+、Fe(OH)+或Fe pH值为1,20*钢表面腐蚀坑周围及内部腐蚀 (OH)z的形式存在，在腐蚀发生的过程中，Fe发生 产物形貌和能谱图如图11所示，从图中可以看出， 自发氧化反应形成FeHO。"4H20和绿绣等亚稳态 腐蚀坑周围腐蚀产物所含的元素种类为O、C、Fe和 中间体，这些Fe的中间体则自发转化为a-FeOOH、 Si,腐蚀坑内部所含的元素种类为O、C、Cl、Fe和Si, y-FeOOH等各种最终产物，在酸性介质中更易于转 腐蚀坑内部出现了CI元素，且氯元素的质量分数为 化为aFe00H07-图，转化得到的aFe00H自由能 0.29.说明具有侵蚀性的氯离子会在腐蚀产物膜 低，在热力学上a-FeOOH更稳定.腐蚀产物中最初 的孔隙中沉积.腐蚀产物膜中的孔隙作为氯离子 形成的羟基氧化铁为y-FeOOH,随实验周期延长转 到达金属基体表面的通道，使沉积的氯离子穿过 化为a-FeOOH,aFe0OH是一个不反应相，它可以 产物膜与基体作用形成腐蚀坑，进一步加速基体 有效地阻止材料遭受外部环境因素的侵害，具有很 的腐蚀. 好的保护作用.Fe3O,主要来自于a-FeOOH和y- pH值为1,20钢表面腐蚀坑周围及内部腐蚀 FeOOH的还原.试样中的FeOOH主要通过两种途 产物X射线衍射图谱如图12所示，由图可知，20钢 径转化为Fe30,机理如方程式(2)和(3)所示 腐蚀产物主要物相组成为a-Fe0OH、Fe3O,和y- 一方面，FOOH可与介质中的H直接反应生偶国富等: 温度和 pH 值对 20# 钢盐酸露点腐蚀行为的影响 μm，且腐蚀坑呈现大面积合并的现象． 图9( e) 中可 以看出 pH 值为 3 时，腐蚀坑数量较多且较浅，分散 在试样表面，从图 9( d) 中可以看出腐蚀坑直径分布 在 5 ～ 30 μm，相邻的腐蚀坑出现了合并的现象． HCl 溶液的 pH 值减小，溶液中 Cl － 的含量升高，试 样表面形成的腐蚀坑数量增加，当试样表面腐蚀坑 的数量达到一定程度后，随腐蚀坑数量的增加，腐蚀 坑之间将出现合并，因此随着 HCl 溶液 pH 值的增 大，20# 钢表面出现大面积腐蚀坑合并的倾向减小， 腐蚀程度减弱． 2. 3 显微组织分析 20# 钢经 900 ℃正火处理后，为了更直观的获取 20# 钢的露点腐蚀信息，利用金相显微镜对试样的显 微组织进行了观察． 在暴露于腐蚀环境之前，试样 经过了打磨、抛光，并用质量分数为 4% 的硝酸酒精 擦拭 3 ～ 5 s 以便于观察钢中各相之间的腐蚀情况． 20# 钢的显微组织如图 10 所示，图中白色部分 为铁素体相，黑色部分为珠光体． 从图 10( a) 和图 10( b) 中可以看出，20# 钢的显微组织主要成分为铁 素体和珠光体． 在 90 ℃，pH = 1 的腐蚀环境中腐蚀 1. 5 h 后发现，腐蚀发生的位置主要集中在铁素体晶 界、铁素体内部( 图 10( d) 中标记为“1”) 以及铁素 体与珠光体交界处( 图 10( d) 中标记为“2”) ，铁素 体优先腐蚀，珠光体比铁素体更耐蚀． 图 10 20# 钢显微组织 . ( a，b) 腐蚀前; ( c，d) 90 ℃，pH 值为 1 的环境中腐蚀 1. 5 h Fig． 10 Microstructure of 20# steel: ( a，b) before corrosion; ( c，d) corrosion in pH value of 1 environment at 90 ℃ for 1. 5 h 2. 4 腐蚀产物组成成分分析 pH 值为 1，20# 钢表面腐蚀坑周围及内部腐蚀 产物形貌和能谱图如图 11 所示，从图中可以看出， 腐蚀坑周围腐蚀产物所含的元素种类为 O、C、Fe 和 Si，腐蚀坑内部所含的元素种类为 O、C、Cl、Fe 和 Si， 腐蚀坑内部出现了 Cl 元素，且氯元素的质量分数为 0. 29． 说明具有侵蚀性的氯离子会在腐蚀产物膜 的孔隙中沉积． 腐蚀产物膜中的孔隙作为氯离子 到达金属基体表面的通道，使沉积的氯离子穿过 产物膜与基体作用形成腐蚀坑，进一步加速基体 的腐蚀． pH 值为 1，20# 钢表面腐蚀坑周围及内部腐蚀 产物 X 射线衍射图谱如图 12 所示，由图可知，20# 钢 腐蚀产物主要物相组成为 α-FeOOH、Fe3 O4 和 γ- FeOOH． Fe 在溶 液 中 会 以 Fe2 + 、Fe ( OH) + 或 Fe ( OH) 2的形式存在，在腐蚀发生的过程中，Fe 发生 自发氧化反应形成 Fe5 HO8 ·4H2O 和绿绣等亚稳态 中间体，这些 Fe 的中间体则自发转化为 α-FeOOH、 γ-FeOOH 等各种最终产物，在酸性介质中更易于转 化为 α-FeOOH［17--18］，转化得到的 α-FeOOH 自由能 低，在热力学上 α-FeOOH 更稳定． 腐蚀产物中最初 形成的羟基氧化铁为 γ-FeOOH，随实验周期延长转 化为 α-FeOOH，α-FeOOH 是一个不反应相，它可以 有效地阻止材料遭受外部环境因素的侵害，具有很 好的保护作用． Fe3 O4 主要来自于 α-FeOOH 和 γ- FeOOH 的还原． 试样中的 FeOOH 主要通过两种途 径转化为 Fe3O4，机理如方程式( 2) 和( 3) 所示． 一方面，FeOOH 可与介质中的 H + 直接反应生 · 5011 ·