第3期 崔雷等：低碳贝氏体钢在三种典型环境中的腐蚀行为和腐蚀产物 307。 强溶液导电性和破坏钝化膜刂；工业发达城市的大 等方面都有广泛的应用前景.在具有上述优良性能 气大多受到硫化物的污染，落下的酸雨中含有 的基础上，该钢种还进行了抗蚀合金化，然而对其在 SO,能进一步形成硫酸直接腐蚀钢基体，且其腐 不同大气环境中的腐蚀行为，特别是大气腐蚀对其 蚀过程中存在着“循环生酸机制习，而在沿海的工 力学性能的影响尚缺乏了解， 业城市中，大气中同时含有氯化物和硫化物，钢结构 1实验材料及方法 的腐蚀情况更为复杂. 以往多通过特定地区的自然曝晒实验来评价环 1.1实验材料 境的作用，虽然实用意义较大，但影响因素较多，且 实验使用的三种材料：低碳贝氏体钢和两种对 不易控制，难以对所得结果进行深入的理论分析. 比钢（低碳铁素体钢和商业化耐候钢09 CuPCrNi), 本实验采用干/湿循环加速腐蚀实验方法通过配制 其成分如表1所示.其中低碳铁素体钢和 特定的溶液来模拟海洋、工业和海洋工业大气环境， O9 CuPCrNi采用常规热轧工艺生产；低碳贝氏体钢 温度湿度能够精确控制，更有利于理论上的深入分 为高强度钢.为得到细化的贝氏体组织采用 析.所研究的低碳贝氏体钢兼具高强度、高韧性和 TMCP技术生产 优良的焊接性能，在桥梁、海洋平台和铁路车辆制造 三种钢的轧向显微组织如图1所示.可以看出： 表1实验钢种成分（质量分数） Table I Composition of steels in the test (mas fraction) % 钢种 Mn Ni Mo Cu Cr Nb Re Ti B CS 000601700.760 0.600 09℃u00910404200060.41 026 0.008 0068 S 00270190890.00690.66 039052 05700430010.02500023 50m 504m 50μm 图1三种钢的轧向显微组织.(a)低碳铁素体钢：(b)09CuP℃Ni(c)低碳贝氏体钢 Fig 1 Micmost ructures of three kinds of steels in molling direction:(a)FS:(b)09Cu:(c)BS 低碳铁素体钢(CS)是全铁素体组织：O9 CuPCrNi 士5%(H).一个循环周期为11000s,其中浸润时 (O9Cu)是铁素体加少量珠光体：低碳贝氏体钢(BS) 间为1000s,千燥时间为10000s.实验共进行35d, 是由板条状的贝氏体铁素体加少量准多边形铁素体 每7d取一次样 组成. (2)拉伸实验条件.腐蚀不同时间后的试样进 12实验方法 行拉伸力学实验，应变速率控制为0.1mms1.试 (1)加速腐蚀实验方法.干湿循环加速腐蚀实 样加工参考ASTM E8MO3标准. 验在周浸实验箱内进行.鉴于海洋大气、工业大气 (3)腐蚀产物分析.用X射线衍射(XRD)内标 和海洋工业大气环境中的主要污染物分别为C「、 法定量分析腐蚀后锈层相组成.测试条件为：C S02和CT+S02,因此用0.1 mol'L'NaCl溶液 靶，扫描速度20min;20范围为10~50：内标物 (Cl)、0.1 mol'L NaHS(03溶液(S)和0.1molL-1 为ZnO.各晶态相选取的特征峰为a一F0OH的 NaC+01molL1NaHS03溶液(Cl+S)分别模拟 (011)峰、B-Fe00H的(110)峰、Y-F00H的(020) 上述三种环境.箱内温度为25士5℃，湿度为45% 峰，Fe304的(220)峰和Zn0的(100)峰到.Zn0和强溶液导电性和破坏钝化膜 [ 1] ;工业发达城市的大 气大多受到硫化物的污染 , 落下的酸雨中含有 SO 2 - 3 ,能进一步形成硫酸直接腐蚀钢基体 , 且其腐 蚀过程中存在着“循环生酸机制” [ 2] ;而在沿海的工 业城市中 ,大气中同时含有氯化物和硫化物, 钢结构 的腐蚀情况更为复杂 . 以往多通过特定地区的自然曝晒实验来评价环 境的作用 ,虽然实用意义较大 ,但影响因素较多 , 且 不易控制, 难以对所得结果进行深入的理论分析 . 本实验采用干/湿循环加速腐蚀实验方法,通过配制 特定的溶液来模拟海洋、工业和海洋工业大气环境 , 温度湿度能够精确控制, 更有利于理论上的深入分 析.所研究的低碳贝氏体钢兼具高强度 、高韧性和 优良的焊接性能 ,在桥梁 、海洋平台和铁路车辆制造 等方面都有广泛的应用前景 .在具有上述优良性能 的基础上,该钢种还进行了抗蚀合金化,然而对其在 不同大气环境中的腐蚀行为 ,特别是大气腐蚀对其 力学性能的影响尚缺乏了解 . 1 实验材料及方法 1.1 实验材料 实验使用的三种材料 :低碳贝氏体钢和两种对 比钢(低碳铁素体钢和商业化耐候钢 09CuPCrNi), 其成 分 如 表 1 所 示.其 中 低 碳 铁 素 体 钢 和 09CuPC rNi 采用常规热轧工艺生产 ;低碳贝氏体钢 为高强度钢 .为得到细 化的贝氏 体组织, 采用 TM CP技术生产. 三种钢的轧向显微组织如图 1 所示.可以看出: 表 1 实验钢种成分(质量分数) Table 1 Composition of st eels in the t est (mass fraction) % 钢种 C Si Mn S Ni Mo Cu Cr Nb Re Ti B P CS 0.006 0.170 0.760 — 0.600 — — — — — — — — 09Cu 0.091 0.4 0.42 0.006 0.41 — 0.26 — — — 0.008 — 0.068 BS 0.027 0.19 0.89 0.006 9 0.66 0.39 0.52 0.57 0.043 <0.01 0.025 0.002 3 — 图 1 三种钢的轧向显微组织.(a)低碳铁素体钢;(b)09CuPC rNi;(c)低碳贝氏体钢 Fig.1 Microstructures of three kinds of st eels in rolling direction:(a)FS;(b)09Cu;(c)BS 低碳铁素体钢(CS)是全铁素体组织 ;09CuPCrNi (09Cu)是铁素体加少量珠光体 ;低碳贝氏体钢(BS) 是由板条状的贝氏体铁素体加少量准多边形铁素体 组成 . 1.2 实验方法 (1)加速腐蚀实验方法.干湿循环加速腐蚀实 验在周浸实验箱内进行.鉴于海洋大气 、工业大气 和海洋工业大气环境中的主要污染物分别为 Cl - 、 SO2 和 Cl - +SO2 , 因此用 0.1 mol·L -1 NaCl 溶液 (Cl)、0.1 mol·L -1 NaHSO3 溶液(S)和 0.1 mol·L -1 NaCl+0.1 mol·L -1 NaHSO3 溶液(Cl +S)分别模拟 上述三种环境.箱内温度为 25 ±5 ℃,湿度为 45 % ±5 %(RH).一个循环周期为 11 000 s,其中浸润时 间为 1000s, 干燥时间为 10000s .实验共进行 35d , 每 7 d 取一次样 . (2)拉伸实验条件.腐蚀不同时间后的试样进 行拉伸力学实验, 应变速率控制为 0.1 mm·s -1 .试 样加工参考 ASTM E8M-03 标准. (3)腐蚀产物分析.用 X 射线衍射(XRD)内标 法定量分析腐蚀后锈层相组成.测试条件为:Cu 靶;扫描速度 2.0°·min -1 ;2θ范围为 10°～ 50°;内标物 为 ZnO .各晶态相选取的特征峰为 α-FeOOH 的 (011)峰、β-FeOOH 的(110)峰、γ-FeOOH 的(020) 峰 、Fe3O4 的(220)峰和 ZnO 的(100)峰[ 3] .ZnO 和 第 3 期 崔 雷等:低碳贝氏体钢在三种典型环境中的腐蚀行为和腐蚀产物 · 307 ·