第10期 郝献超等：Q235碳钢在西沙大气暴晒的锈层特征 ,1241. 可以知道，最初4d的暴晒，裸钢表面直接与高湿、 积累的C1ˉ等污染物使电解液的腐蚀性和导电性越 高盐的腐蚀性空气介质接触，迅速生成腐蚀产物，并 来越高，锈层和基体之间发生氧化还原反应]， 覆盖钢的表面，因此2~4d,B值大于0.5.4~16d 电化学反应阻力减小，因此16~30d回归分析B值 为锈层不断增厚的过程，锈层对电化学反应有阻滞 大于0.5. 作用，B值小于0.5. 随着暴晒时间继续延长，表面不断风化，外锈层 2.0 不断减薄，同时CI厂的持续入侵及干湿、冷热交替过 -■一暴晒2-4d 1.8 一0-暴晒4-16d 程中的应力集中使得锈层裂纹增多，此时在锈层疏 -0-暴晒16-30d 1.6 -△-暴晒3090d 松的内部，电解液蒸发加剧，电化学腐蚀过程减缓， (urp)8 y-0.6638+0.4432x 而内部被还原的锈层（以铁的氧化物为主）再次被空 1.4 气中的02氧化成为YFe00H等1].同时部分 y=0.3150+0.6750x 12 YFeO0H转化成稳定性更高的aFe00HIo],此过 1.0 y0.95980.1341K y=0.7004+0.5757x 程对应的B值又有所减小. 2,2锈层截面形貌及元素分布 0.2 0.6 1.01.41.8 2.2 Ig(t/d) 观察碳钢暴晒不同时间的锈层截面，如图3所 示，暴晒4d时，表面已经形成较连续的锈层，随着 图2Q235钢的腐蚀深度随时间变化曲线 暴晒时间延长，锈层厚度迅速增厚（图3(b)和 Fig-2 Variation of the corrosion depth of Q235 steel with exposure 图3(c)·对不同暴晒时间(4,16,30和90d)的锈层， time 均在其上选取10个不同区域进行锈层厚度测量，获 由于碳钢形成的锈层比较厚而疏松，使日照受 得的平均厚度值分别为75,98,104和57m.暴晒3 到屏蔽，同时，高的润湿时间使其内部不易被干燥， 个月后，锈层开始出现明显的减薄现象（图3(d)· (a) (b) (d) (基体) (基体) (基体) (基体) 50 um 50m 50m 50m 图3锈层截面的光学照片.(a)上表面，4d:(b)上表面，16d:(c)上表面，30d;(d)上表面，90d Fig3 Metallographs of the cross sections of the rusted steel samples:(a)upward surface,4d:(b)upward surface,16d:(e)upward surface 30d:(d)upward surface,90d 对Q235碳钢在西沙暴晒3个月后形成的锈层 中有明显的裂纹分布，从图4(b)和4(c)中可以观 截面（图4），用电子探针(EPMA)做了元素的面分 察到，Fe和0元素分布在整个锈层中；而Cl元素富 布分析，由图4(a)背散射照片可以看到3个月锈层 集于锈层的裂纹处，如图4(d)所示，只要有Cl元素 (基体) 20山m 图4在Q235碳钢暴晒3个月后上表层锈层中Fe、0,Cl和s元素的分布.(a)分析区域的背散射照片；(b)Fe;(c)0;(d)Cl:(e)S Fig.4 Distribution of Fe.O,Cl and S in the rust formed on the upw ard surface of carbon steel exposed for three months:(a)back scatter electron image (BSEI)of the analyzed portion;(b)Fe;(c)O;(d)Cl;(e)S可以知道‚最初4d 的暴晒‚裸钢表面直接与高湿、 高盐的腐蚀性空气介质接触‚迅速生成腐蚀产物‚并 覆盖钢的表面‚因此2～4d‚B 值大于0∙5．4～16d 为锈层不断增厚的过程‚锈层对电化学反应有阻滞 作用‚B 值小于0∙5． 图2 Q235钢的腐蚀深度随时间变化曲线 Fig．2 Variation of the corrosion depth of Q235steel with exposure time 由于碳钢形成的锈层比较厚而疏松‚使日照受 到屏蔽‚同时‚高的润湿时间使其内部不易被干燥‚ 积累的 Cl －等污染物使电解液的腐蚀性和导电性越 来越高‚锈层和基体之间发生氧化还原反应［14－15］‚ 电化学反应阻力减小‚因此16～30d 回归分析 B 值 大于0∙5． 随着暴晒时间继续延长‚表面不断风化‚外锈层 不断减薄‚同时 Cl －的持续入侵及干湿、冷热交替过 程中的应力集中使得锈层裂纹增多．此时在锈层疏 松的内部‚电解液蒸发加剧‚电化学腐蚀过程减缓‚ 而内部被还原的锈层（以铁的氧化物为主）再次被空 气中的 O2 氧化成为γ－FeOOH 等［14－15］．同时部分 γ－FeOOH 转化成稳定性更高的α－FeOOH ［10］‚此过 程对应的 B 值又有所减小． 2∙2 锈层截面形貌及元素分布 观察碳钢暴晒不同时间的锈层截面‚如图3所 示．暴晒4d 时‚表面已经形成较连续的锈层‚随着 暴晒时间延长‚锈层厚度迅速增厚（图3（b） 和 图3（c））．对不同暴晒时间（4‚16‚30和90d）的锈层‚ 均在其上选取10个不同区域进行锈层厚度测量‚获 得的平均厚度值分别为75‚98‚104和57μm．暴晒3 个月后‚锈层开始出现明显的减薄现象（图3（d））． 图3 锈层截面的光学照片．（a） 上表面‚4d；（b） 上表面‚16d；（c） 上表面‚30d；（d） 上表面‚90d Fig．3 Metallographs of the cross sections of the rusted steel samples：（a） upward surface‚4d；（b） upward surface‚16d；（c） upward surface‚ 30d；（d） upward surface‚90d 图4 在 Q235碳钢暴晒3个月后上表层锈层中 Fe、O、Cl 和 S 元素的分布．（a） 分析区域的背散射照片；（b） Fe；（c） O；（d） Cl；（e） S Fig．4 Distribution of Fe‚O‚Cl and S in the rust formed on the upward surface of carbon steel exposed for three months：（a） back scatter electron image （BSEI） of the analyzed portion；（b） Fe；（c） O；（d） Cl；（e） S 对 Q235碳钢在西沙暴晒3个月后形成的锈层 截面（图4）‚用电子探针（EPMA）做了元素的面分 布分析．由图4（a）背散射照片可以看到3个月锈层 中有明显的裂纹分布．从图4（b）和4（c）中可以观 察到‚Fe 和 O 元素分布在整个锈层中；而 Cl 元素富 集于锈层的裂纹处‚如图4（d）所示‚只要有 Cl 元素 第10期 郝献超等： Q235碳钢在西沙大气暴晒的锈层特征 ·1241·