赵起越等：低合金结构钢腐蚀的影响因素及其耐蚀性判据 257· 8种样品的耐蚀指数，如表2所示.由该表可知， 清洗干燥并称重，计算试样经7d盐雾试验后的腐 2和5#试验钢耐蚀指数较高，1、7和8钢耐蚀指 蚀速率.之后，使用JEOL JCM6000PLUS型扫描电 数较低，但由于8种钢耐蚀元素含量差别不大，因 子显微镜(Scanning electron microscopy,.SEM)对除 此其耐蚀性指数差异也并不大 锈后试样表面的形貌进行观察，综合分析8种试 验钢的腐蚀情况 表2八种试验钢样品的耐蚀指数/值 Table 2 Corrosion resistance index of the steel samples 2结果与分析 1 2 3 4 5 6 7 8 2.1腐蚀失重分析 0.99 1.24 1.051.10 1.200.64 0.970.97 按照GB/T16545一2015去除表面腐蚀产物， 1.2实验方法 之后用酒精清洗，干燥后称量.按照下式计算8种 试验钢样品盐雾加速腐蚀实验后的质量损失率： 将试样沿法向切成10mm×10mm×3mm的片 状试样，经60~2000号水砂纸逐级打磨后，对试样 6="0-m×100% 10 进行机械抛光，然后用去离子水、丙酮清洗，去除 其中，o为试样原始质量，g:m为试样去除腐蚀 表面的油污.之后根据《GB/T10561一2005钢中非 产物后的质量，g.表3为8种试样经7d中性盐雾 金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》 试验后的腐蚀质量损失率，每个编号的数据为 在AxioScopeAl型蔡司金相显微镜下对机械抛光 3个平行试样的平均值.对比可知，1、2试验钢的 后的八种试验钢进行夹杂物观察并评级，评级结 腐蚀质量损失率较低，腐蚀较为轻微，5、6、7的 果采用A法表示.每个试样选择3个具有代表性 腐蚀质量损失率较为接近，8试样的质量损失率最 的视场进行观测 大，即盐雾试验结果表明，1试验钢腐蚀最轻，8钢 机械抛光后的试样经体积分数4%的硝酸酒 腐蚀最重，且1#~8试验钢的耐蚀性呈现明显的降 精溶液侵蚀后使用蔡司金相显微镜观察其金相组 低趋势 织，并根据《GB/T6394一2002金属平均晶粒度测 定方法》及MIAPS金相图像分析软件评定8种钢 表38种试验钢样品的质量损失率 的晶粒度级别、平均晶品粒尺寸，并计算铁素体及珠 Table 3 Mass loss ratio of the steel samples 光体两相面积占比，以对这8种试验钢组织结构 1 2 3 4 5 6 8 的差异进行分析. 1.11 2.022.802.843.003.023.063.29 将试样沿轧制方向切成70mm×35mm的片状 试样，表面经磨床打磨光亮，清洗除油后称重，之 2.2腐蚀形貌及腐蚀产物成分分析 后按照《GB/T10125一2012人造气氛腐蚀试验盐 经7d中性盐雾试验后，8种试验钢的宏观形 雾试验》进行室内盐雾试验，每组试验样品（每个 貌如图1所示.8种试验钢经盐雾加速试验后腐蚀 编号)的平行试样为3个，试验周期为7d.盐雾实 情况均较为严重，表面已完全失去金属光泽，且被 验作为室内加速腐蚀试验，可以快速模拟室外大 厚度不均匀的红褐色及黑色锈层覆盖，总体来说， 气腐蚀的情况.本实验采用质量分数5%氯化钠溶 8种钢腐蚀后的宏观形貌差异不大.对表面腐蚀 液，调节pH值在6.5~7.2之间，使用连续喷雾进 产物进行X射线衍射(XRD)分析，如图2所示， 行中性盐雾试验.试样沿与垂直方向45放于V型 8种试样的主要腐蚀产物均为au-FeOOH、B-FeOOH、 槽中，实验周期为7d Y-FeOOH和Fe3O4,且8种钢中各腐蚀产物的含量 实验结束后，对取出的试样进行宏观拍照，使用 相近.研究表明，a-FOOH的存在容易形成致密的 VK-X2O0激光共聚焦显微镜(Confocal laser scanning 氧化膜，能很好地提高材料的耐蚀性，而Y-FeOOH microscope,.CLSM)对试样表面3D形貌进行观察 不易形成相对致密的氧化膜，不利于提高材料的 和测量，表面腐蚀产物的物相分析采用Rigaku 耐蚀性-2)而本实验中，8种钢中的几种羟基氧 DMAX-RBI2KWX射线衍射仪(XRD)进行分析 化铁的含量接近，表明在腐蚀后期不同种钢的锈 按照《GB/T16545一2015金属和合金的腐蚀腐蚀 层致密度及完整性相近，基本无区别. 试样上腐蚀产物的清除》使用500mL盐酸+500mL 8种试验钢除锈后表面微观形貌如图3所示， H2O+3.5g六次甲基四胺除锈液进行除锈，除锈后 除锈后表面均较为粗糙且呈现出明显的高低起伏8 种样品的耐蚀指数，如表 2 所示. 由该表可知， 2 #和 5 #试验钢耐蚀指数较高，1 #、7 #和 8 #钢耐蚀指 数较低，但由于 8 种钢耐蚀元素含量差别不大，因 此其耐蚀性指数差异也并不大. 1.2    实验方法 将试样沿法向切成 10 mm×10 mm×3 mm 的片 状试样，经 60～2000 号水砂纸逐级打磨后，对试样 进行机械抛光，然后用去离子水、丙酮清洗，去除 表面的油污. 之后根据《GB/T 10561—2005 钢中非 金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》 在 AxioScopeA1 型蔡司金相显微镜下对机械抛光 后的八种试验钢进行夹杂物观察并评级，评级结 果采用 A 法表示. 每个试样选择 3 个具有代表性 的视场进行观测. 机械抛光后的试样经体积分数 4% 的硝酸酒 精溶液侵蚀后使用蔡司金相显微镜观察其金相组 织，并根据《GB/T 6394—2002 金属平均晶粒度测 定方法》及 MIAPS 金相图像分析软件评定 8 种钢 的晶粒度级别、平均晶粒尺寸，并计算铁素体及珠 光体两相面积占比，以对这 8 种试验钢组织结构 的差异进行分析. 将试样沿轧制方向切成 70 mm×35 mm 的片状 试样，表面经磨床打磨光亮，清洗除油后称重，之 后按照《GB/T 10125—2012 人造气氛腐蚀试验盐 雾试验》进行室内盐雾试验，每组试验样品（每个 编号）的平行试样为 3 个，试验周期为 7 d. 盐雾实 验作为室内加速腐蚀试验，可以快速模拟室外大 气腐蚀的情况. 本实验采用质量分数 5% 氯化钠溶 液，调节 pH 值在 6.5～7.2 之间，使用连续喷雾进 行中性盐雾试验. 试样沿与垂直方向 45°放于 V 型 槽中，实验周期为 7 d. 实验结束后，对取出的试样进行宏观拍照，使用 VK-X200 激光共聚焦显微镜（Confocal laser scanning microscope，CLSM）对试样表面 3D 形貌进行观察 和测量 ，表面腐蚀产物的物相分析采用 Rigaku DMAX-RB 12KW X 射线衍射仪（XRD）进行分析. 按照《GB/T 16545—2015 金属和合金的腐蚀 腐蚀 试样上腐蚀产物的清除》使用 500 mL 盐酸+500 mL H2O+3.5 g 六次甲基四胺除锈液进行除锈，除锈后 清洗干燥并称重，计算试样经 7 d 盐雾试验后的腐 蚀速率. 之后，使用 JEOL JCM6000PLUS 型扫描电 子显微镜（Scanning electron microscopy, SEM）对除 锈后试样表面的形貌进行观察，综合分析 8 种试 验钢的腐蚀情况. 2    结果与分析 2.1    腐蚀失重分析 按照 GB/T 16545—2015 去除表面腐蚀产物， 之后用酒精清洗，干燥后称量. 按照下式计算 8 种 试验钢样品盐雾加速腐蚀实验后的质量损失率： δ = m0 −m1 m0 ×100% 其中，m0 为试样原始质量，g；m1 为试样去除腐蚀 产物后的质量，g. 表 3 为 8 种试样经 7 d 中性盐雾 试验后的腐蚀质量损失率 ，每个编号的数据为 3 个平行试样的平均值. 对比可知，1 #、2 #试验钢的 腐蚀质量损失率较低，腐蚀较为轻微，5 #、6 #、7 #的 腐蚀质量损失率较为接近，8 #试样的质量损失率最 大，即盐雾试验结果表明，1 #试验钢腐蚀最轻，8 #钢 腐蚀最重，且 1 #～8 #试验钢的耐蚀性呈现明显的降 低趋势. 2.2    腐蚀形貌及腐蚀产物成分分析 经 7 d 中性盐雾试验后，8 种试验钢的宏观形 貌如图 1 所示. 8 种试验钢经盐雾加速试验后腐蚀 情况均较为严重，表面已完全失去金属光泽，且被 厚度不均匀的红褐色及黑色锈层覆盖，总体来说， 8 种钢腐蚀后的宏观形貌差异不大. 对表面腐蚀 产物进行 X 射线衍射（XRD）分析，如图 2 所示， 8 种试样的主要腐蚀产物均为 α-FeOOH、β-FeOOH、 γ-FeOOH 和 Fe3O4，且 8 种钢中各腐蚀产物的含量 相近. 研究表明，α-FeOOH 的存在容易形成致密的 氧化膜，能很好地提高材料的耐蚀性，而 γ-FeOOH 不易形成相对致密的氧化膜，不利于提高材料的 耐蚀性[23−25] . 而本实验中，8 种钢中的几种羟基氧 化铁的含量接近，表明在腐蚀后期不同种钢的锈 层致密度及完整性相近，基本无区别. 8 种试验钢除锈后表面微观形貌如图 3 所示， 除锈后表面均较为粗糙且呈现出明显的高低起伏 表 2    八种试验钢样品的耐蚀指数 I 值 Table 2    Corrosion resistance index of the steel samples 1 # 2 # 3 # 4 # 5 # 6 # 7 # 8 # 0.99 1.24 1.05 1.10 1.20 0.64 0.97 0.97 表 3    8 种试验钢样品的质量损失率 Table 3    Mass loss ratio of the steel samples % 1 # 2 # 3 # 4 # 5 # 6 # 7 # 8 # 1.11 2.02 2.80 2.84 3.00 3.02 3.06 3.29 赵起越等： 低合金结构钢腐蚀的影响因素及其耐蚀性判据 · 257 ·