第6期 郝雪龙等：AF1410钢电子束焊接件在模拟海洋环境中的腐蚀行为 ·747· 雾环境中的腐蚀电化学行为进行了研究，对腐蚀初 施加的正弦波幅值为5mV.对中性盐雾环境中暴露 期机理进行了初步探讨，并得到了瞬时腐蚀电化学 1、5和10d后的试样进行交流阻抗谱测试，并用 参数.需要考虑的是，由于AF1410钢电子束焊接 ZSimpWin软件解析电化学阻抗数据. 件长期在海洋环境服役，有必要对于其在模拟海洋 2实验结果与讨论 环境中长期暴露的电化学阻抗谱特性进行细致的研 究.因此，运用电化学阻抗谱技术研究AF1410钢电 2.1自然腐蚀电位 子束焊接件在模拟海洋大气环境暴露腐蚀行为，对 将在模拟环境中暴露0、1、5和10d的试样取 于了解焊接部位在海洋大气环境下的耐腐蚀性能及 出进行自然腐蚀电位测试，对每组数据求平均值并 腐蚀机理，具有十分重要的理论和实际意义.本文 作图，得到基材与焊接材料的自然腐蚀电位Eor 采用中性盐雾模拟海洋大气环境，研究AF1410钢 变化图，如图2所示 及电子束焊接件试样腐蚀暴露不同时间后自然腐蚀 -0.3 电位和电化学阻抗谱特征，并对其进行了拟合分析. 焊缝熔合区 -0.41 1实验材料及方法 -0.5 实验采用的AF1410高强钢，化学成分（质量 -0.6 基材 分数，%)为C0.16,Mn0.03,Si0.02,Cr1.92,Ni -0.7 9.83,Co14.1,Ti0.01,Fe余量冈，在英国产CVE中 -0.8 0 10 压定枪式电子束焊机上进行焊接.焊接参数为：加 腐蚀时间/d 速电压65kV,焊接速度0.4mmin-1,电子束流56 图2自然腐蚀电位随时间变化曲线 mA,聚焦电流500mA.热处理制度为860℃保温 Fig.2 Curves of self-corrosion potential to time 1h,油冷，然后-70℃冷处理1h,最后在510℃ 由图可见：在0d时即未经过盐雾腐蚀的焊缝 保温5h空冷时效9.在母材和焊缝熔合区分别取 样加工成腐蚀失重挂片试样，如图1所示. 熔合区与基体的开路电位接近，均在-0.4V处，且 焊接材料的电位略低于基体材料.随着盐雾腐蚀实 验的进行，自然腐蚀电位负移，0~1d时逐渐降低 的，腐蚀趋势逐渐增大.盐雾腐蚀1d后由于材料 产生较为明显的全面腐蚀，表面形成了锈蚀层，阻 碍了腐蚀的进行.盐雾腐蚀1~5d,焊缝熔合区和 基体材料的电位降开始正移，焊缝熔合区的自然腐 基材 蚀电位高于基材，且两种材料的自然腐蚀电位的差 距达到了最大.腐蚀进行到5~10d时，二者均发生 热影响区焊缝熔合区 自然腐蚀电位的负移，出现转折点，到第10天时两 图1AF1410钢电子束焊接头取样示意图 种材料的自然腐蚀电位接近，且基材电位高于焊接 Fig.1 Schematic diagram of sampling for AF1410 steel elec- 材料，说明此时的耐蚀性依然是基体材料优于焊缝 tron beam welding joints 熔合区.由此可见，尽管腐蚀发展的过程不同，但 采用3.5%NaC1中性盐雾模拟海洋大气环境， 是在盐雾腐蚀试验的开始和经过一段时间（盐雾腐 对母材和焊缝熔合区的试样进行不同时间的腐蚀实 蚀10d后)，基材的自然腐蚀电位高于电子束焊缝 验，并对腐蚀不同时间后的试样的电化学性能进行 熔合区域的.这是因为焊缝熔合区的粗大回火马氏 测试.其中，盐雾试验按照GB6458一86进行.电 体与枝晶间析出碳化物易发生腐蚀，且形成了较致 化学测试采用三电极体系，在Princeton Par2273上 密的腐蚀产物层，减缓了腐蚀，随着暴露时间的延 进行.工作电极采用图1取样方法，电化学测试在 长而再次产生更严重的腐蚀：而基体为完全的细小 35℃恒温的3.5%NaC1溶液中进行.工作电极自 板条马氏体，在腐蚀开始和腐蚀10d时自然腐蚀 然腐蚀（开路）电位测试60min,测试试样在中性 电位略高，耐腐蚀性能好于焊缝熔合区8,10 盐雾环境中暴露0、1、5和10d后的自然腐蚀电 2.2电化学阻抗谱 位，对暴露不同时间下的自腐蚀电位数据分别求算 将在中性盐雾中暴露不同时间的试样进行电 术平均值.交流阻抗扫描范围为10mHz100kHz, 化学阻抗谱研究，其电化学阻抗图谱如图3和图4.第 6 期 郝雪龙等：AF1410 钢电子束焊接件在模拟海洋环境中的腐蚀行为 747 ·· 雾环境中的腐蚀电化学行为进行了研究，对腐蚀初 期机理进行了初步探讨，并得到了瞬时腐蚀电化学 参数. 需要考虑的是，由于 AF1410 钢电子束焊接 件长期在海洋环境服役，有必要对于其在模拟海洋 环境中长期暴露的电化学阻抗谱特性进行细致的研 究. 因此，运用电化学阻抗谱技术研究 AF1410 钢电 子束焊接件在模拟海洋大气环境暴露腐蚀行为，对 于了解焊接部位在海洋大气环境下的耐腐蚀性能及 腐蚀机理，具有十分重要的理论和实际意义. 本文 采用中性盐雾模拟海洋大气环境，研究 AF1410 钢 及电子束焊接件试样腐蚀暴露不同时间后自然腐蚀 电位和电化学阻抗谱特征，并对其进行了拟合分析. 1 实验材料及方法 实验采用的 AF1410 高强钢，化学成分 (质量 分数，%) 为 C 0.16，Mn 0.03，Si 0.02，Cr 1.92，Ni 9.83，Co 14.1，Ti 0.01，Fe 余量 [7]，在英国产 CVE 中 压定枪式电子束焊机上进行焊接. 焊接参数为：加 速电压 65 kV，焊接速度 0.4 m·min−1，电子束流 56 mA，聚焦电流 500 mA. 热处理制度为 860 ℃保温 1 h，油冷，然后 −70 ℃冷处理 1 h，最后在 510 ℃ 保温 5 h 空冷时效 [8] . 在母材和焊缝熔合区分别取 样加工成腐蚀失重挂片试样，如图 1 所示. 图 1 AF1410 钢电子束焊接头取样示意图 Fig.1 Schematic diagram of sampling for AF1410 steel elec￾tron beam welding joints 采用 3.5% NaCl 中性盐雾模拟海洋大气环境， 对母材和焊缝熔合区的试样进行不同时间的腐蚀实 验，并对腐蚀不同时间后的试样的电化学性能进行 测试. 其中，盐雾试验按照 GB6458—86 进行. 电 化学测试采用三电极体系，在 Princeton Par2273 上 进行. 工作电极采用图 1 取样方法，电化学测试在 35 ℃恒温的 3.5% NaCl 溶液中进行. 工作电极自 然腐蚀 (开路) 电位测试 60 min，测试试样在中性 盐雾环境中暴露 0、1、5 和 10 d 后的自然腐蚀电 位，对暴露不同时间下的自腐蚀电位数据分别求算 术平均值. 交流阻抗扫描范围为 10 mHz∼100 kHz， 施加的正弦波幅值为 5 mV. 对中性盐雾环境中暴露 1、5 和 10 d 后的试样进行交流阻抗谱测试，并用 ZSimpWin 软件解析电化学阻抗数据. 2 实验结果与讨论 2.1 自然腐蚀电位 将在模拟环境中暴露 0、1、5 和 10 d 的试样取 出进行自然腐蚀电位测试，对每组数据求平均值并 作图，得到基材与焊接材料的自然腐蚀电位 Ecorr 变化图，如图 2 所示. 图 2 自然腐蚀电位随时间变化曲线 Fig.2 Curves of self-corrosion potential to time 由图可见：在 0 d 时即未经过盐雾腐蚀的焊缝 熔合区与基体的开路电位接近，均在 −0.4 V 处，且 焊接材料的电位略低于基体材料. 随着盐雾腐蚀实 验的进行，自然腐蚀电位负移，0∼1 d 时逐渐降低 的，腐蚀趋势逐渐增大. 盐雾腐蚀 1 d 后由于材料 产生较为明显的全面腐蚀，表面形成了锈蚀层，阻 碍了腐蚀的进行. 盐雾腐蚀 1∼5 d，焊缝熔合区和 基体材料的电位降开始正移，焊缝熔合区的自然腐 蚀电位高于基材，且两种材料的自然腐蚀电位的差 距达到了最大. 腐蚀进行到 5∼10 d 时，二者均发生 自然腐蚀电位的负移，出现转折点，到第 10 天时两 种材料的自然腐蚀电位接近，且基材电位高于焊接 材料，说明此时的耐蚀性依然是基体材料优于焊缝 熔合区. 由此可见，尽管腐蚀发展的过程不同，但 是在盐雾腐蚀试验的开始和经过一段时间 (盐雾腐 蚀 10 d 后)，基材的自然腐蚀电位高于电子束焊缝 熔合区域的. 这是因为焊缝熔合区的粗大回火马氏 体与枝晶间析出碳化物易发生腐蚀，且形成了较致 密的腐蚀产物层，减缓了腐蚀，随着暴露时间的延 长而再次产生更严重的腐蚀；而基体为完全的细小 板条马氏体，在腐蚀开始和腐蚀 10 d 时自然腐蚀 电位略高，耐腐蚀性能好于焊缝熔合区 [8,10] . 2.2 电化学阻抗谱 将在中性盐雾中暴露不同时间的试样进行电 化学阻抗谱研究，其电化学阻抗图谱如图 3 和图 4