含鉻耐候鋼在模擬海洋大氣環境中的腐蝕行為

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海洋大氣環境中，海風攜帶大量海鹽粒子沉積在鋼表面，高濃度的Cl-和高濕度導致鋼鐵材料腐蝕非常嚴重，海洋大氣環境中腐蝕率約為工業大氣中的兩倍。耐候鋼在海洋環境中耐蝕性變得較差，其表面…

海洋大氣環境中，海風攜帶大量海鹽粒子沉積在鋼表面，高濃度的Cl^-和高濕度導致鋼鐵材料腐蝕非常嚴重，海洋大氣環境中腐蝕率約為工業大氣中的兩倍。耐候鋼在海洋環境中耐蝕性變得較差，其表面難以生成致密的內銹層，起不到保護作用，因此使用壽命短。從長遠來看，開發能裸露使用的低合金高耐蝕性耐候鋼增加的生產成本遠不及涂層的維護成本，節約資源，是目前耐候鋼發展的一個方向。

本工作以20MnSi為對比鋼，設計了3種不同Cr含量的低碳鋼1Cr-0.5Al-0.3Mo，5Cr-0.4Ni-0.3Cu和10Cr-0.3Ni，研究了其在模擬海洋大氣中的腐蝕行為，分析了Cr對3種鋼耐蝕性的影響，為海洋大氣中新型耐候鋼的開發提供參考。

實驗鋼成分列于表1。由于單獨加入Cr可能導致局部腐蝕，1Cr-0.5Al-0.3Mo鋼中加入了一定量的Al和Mo，5Cr-0.4Ni-0.3Cu鋼中加入適量Ni和Cu。5Cr-0.4Ni-0.3Cu和10Cr-0.3Ni實驗鋼用來考察更多Cr含量條件下的耐Cl^-腐蝕機制。3種鋼材采用25kg真空感應爐熔煉，鋼錠脫模后改鍛成直徑16mm的圓棒。然后進行熱處理，加熱至950℃保溫2h后爐冷至400℃，出爐空冷。

表1 實驗用鋼的化學成分（質量分數 %）

鋼種	C	Si	Mn	P	S	Cr	Al	Ni	Cu	Mo	Fe
1R	0.109	0.404	0.533	0.0064	0.0045	1.011	0.513	0.019	0.37	0.3365	余量
2R	0.101	0.177	0.666	0.0057	0.0040	5.312	＜0.01	0.396	0.337	＜0.005	余量
3R	0.095	0.330	1.240	0.0080	0.0070	10.780	＜0.01	0.340	＜0.01	＜0.005	余量
20MnSi	0.240	0.400	1.330	0.032	0.026	0.019	-	0.012	0.021	-	余量
注：1R——1Cr-0.5Al-0.3Mo；2R——5Cr-0.4Ni-0.3Cu；3R——10Cr-0.3Ni

按照YB/T4367-2014標準進行周期浸潤腐蝕實驗。采用失重法對比各鋼種的耐蝕性，并結合掃描電鏡及其附帶的能譜儀分析橫截面銹層形貌和合金元素分布。從周浸72h后的試樣表面刮取銹層粉末，采用X射線衍射儀對其進行物相分析。通過72h的周浸實驗選出耐蝕性能較好的鋼種，對其進行更長時間的周浸實驗，研究其腐蝕率隨時間的變化規律。周浸實驗周期依次為24、48、72、120、168和216h。結果表明：

（1）實驗鋼的腐蝕速率隨Cr含量增加而降低，1Cr和5Cr鋼銹層為雙層結構，內銹層為富鉻層與貧鉻層交替帶狀結構，10Cr鋼表面出現鈍化現象。

（2）隨著腐蝕時間延長，5Cr鋼腐蝕率先增加后趨平穩，10Cr鋼腐蝕率一直穩定在較低水平，20MnSi鋼腐蝕率降低。

（3）Cr可提高基體自腐蝕電位和電荷傳遞電阻，同時增大銹層電阻。

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