夾雜物對貝氏體低合金鋼早期局部腐蝕演化的影響
前言超低碳貝氏體(ULCB)低合金鋼具有優良的綜合力學性能，廣泛應用于海洋設施、造船、軍艦、橋梁、建筑等海洋環境中，其在海洋環境中的耐蝕性是影響服役安全性及使用壽命的重要因素。材料的顯微組織（包括夾雜物、相組成、晶粒尺寸、偏析、位錯、內應力等）是影響材料耐蝕性的重要因素。由于冶金條件的限制，鋼中不可避免的存在各種夾雜物，包括氧化物夾雜、硫化物夾雜、碳化物夾雜等。其中，MnS 對鋼的耐蝕性能影響較大，大量研究表明，不銹鋼中的MnS 夾雜的優先溶解是引發其點蝕的主要原因。對于低合金鋼，也有研究發現在NaCl 溶液中，夾雜物的存在也會引發腐蝕初期的點蝕。然而，長期腐蝕又表現為均勻腐蝕。目前對于夾雜物引發低合金鋼早期局部腐蝕的機理以及腐蝕發展為均勻腐蝕的過程和機理尚不清楚。
董俊華等采用海洋用ULCB 低合金鋼為研究對象，研究其在NaCl 溶液中從局部腐蝕到均勻腐蝕的早期腐蝕演化，解釋腐蝕發生和擴展的機理。實驗材料為DB685 超低碳貝氏體鋼，采用正火處理以均勻化組織，消除成分偏析和內應力。采用0.01M NaCl 溶液中的浸泡實驗來獲得不同腐蝕時間的腐蝕形貌，采用SEM 觀察腐蝕前后的形貌，采用EPMA 分析各相的化學成分，開展微區電位掃描原位監測腐蝕過程中的微區電位變化。實驗發現低合金鋼在NaCl 溶液中的早期腐蝕演化過程可以分為五個階段: (1) 夾雜物周圍的基體最先腐蝕，形成腐蝕縫隙。(2) 腐蝕沿縫隙邊緣橫向擴展為以夾雜物為中心的圓形腐蝕斑。(3) 含有夾雜物的腐蝕斑橫向擴展，合并成更大的腐蝕斑，腐蝕斑內基體腐蝕加重；腐蝕斑外基體尚未腐蝕。(4) 隨腐蝕深度增加，大部分表層夾雜物脫落；腐蝕斑外基體發生腐蝕。(5) 腐蝕斑內外的基體腐蝕均逐漸加重，腐蝕由局部腐蝕轉變為均勻腐蝕。另外，粒狀貝氏體基體中BF 腐蝕快于M/A 島，形成大量小腐蝕坑。隨腐蝕進行，小腐蝕坑擴展，表層基體逐漸被腐蝕掉。腐蝕機理為：MnS/基體之間的腐蝕電偶導致了早期局部腐蝕縫隙及圓形腐蝕斑的形成及擴展。夾雜物脫落使得MnS/基體之間電偶作用失效，局部腐蝕發展為均勻腐蝕。新暴露出的MnS 夾雜同樣會加速其周圍基體的腐蝕，盡管從腐蝕形貌上很難觀察。M/A 島/BF 間的腐蝕微電偶導致小點蝕坑的形成，由于M/A 島在鋼中的彌散分布，其電偶加速作用一直存在。在整個腐蝕演化過程中，MnS/基體的腐蝕電偶作用加速最初腐蝕縫隙和腐蝕斑的形成和擴展；MnS 的脫落導致電偶作用失效，使得局部腐蝕轉變為均勻腐蝕。M/A 島/BF 間的腐蝕微電偶作用加速了M/A 島周圍BF 的溶解，形成大量小腐蝕坑。MnS 引起的電偶加速基體腐蝕作用遠強于M/A 島引起的微電偶加速腐蝕作用。
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2016年1月22日
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