Page 19 - 理化检验-物理分册2021年第八期

罗先甫, 等: 奥氏体 - 铁素体双相不锈钢晶间腐蚀试验方法

1.1 硫酸 - 硫酸铜 - 铜屑法 A265-2015 要求对弯曲部位进行分析, 由于裂纹不
1.1.1 16% 硫酸 - 硫酸铜 - 铜屑法 成网状, 无法判断单个裂纹是否沿晶, 通常需要浸蚀
目前, 对于奥氏体 - 铁素体双相不锈钢, 供需双 后观察, 但双相钢α / γ相界易于浸蚀但α / α晶界、 γ /
方倾向于采用 16% 硫酸 - 硫酸铜 - 铜屑法进行验收, γ晶界晶界难以浸蚀, 较难判断 裂纹是否沿晶 [ 11 ] ;

主要得益于此方法测试时间 短、 弯曲后现象明显。 GB / T4334-2008 及 GB / T4344-2020 要求对非

具体试验过程是将试样在该溶液中煮沸 15~20h 弯曲部位进行分析, 观察表面晶间腐蚀深度, 但由于
后进行弯曲, 检测试样是否产生晶间腐蚀裂纹以判 双相钢通常腐蚀太浅, 没有弯曲对晶间腐蚀的显现
定材料是否具有晶间腐蚀敏感性。针对奥氏体 - 铁 作用, 更不好分辨 [ 14 ] 。
素体双相不锈钢, 此方法存在以下 3 个方面的不足。 对笔者所在测试中心近年双相钢的 16% 硫酸 -

( 1 )试验溶液温和( 较之于其他热酸试验), 难于 硫酸铜 - 铜屑法试验结果统计后发现, 双相钢试样弯
准确表征双相钢的晶间腐蚀敏感性。这种溶液的腐 曲后要么未产生裂纹, 要么产生非晶间腐蚀所致裂

) 析 纹( 局限于常见的 2205 、 2507 等中高耐蚀性的双相
蚀电位是0.1V ( SCE ), 主要检测与碳化物( Cr 23 C 6
出相关的晶间腐蚀 [ 11 ] , 而晶界上析出的碳化物通常 钢)。 一 般 而 言, 晶 界 铬 的 质 量 分 数 低 于 10% ~
达不到产生晶间腐蚀的程度。因此, 对于碳质量分数 12% 时 [ 9-10 ] , 其钝化性能与晶粒本体有很大差异, 在
小于0.03%的超低碳不锈钢以及含钛元素或铌元素 16% 硫酸 - 硫酸铜 - 铜屑法溶液中会产生晶间腐蚀,

的稳定化不锈钢需进行 650~700℃ ( 0.5~2h ) 的敏 如果基体铬含量高, 那么最终的贫铬区铬含量也高,
化处理 [ 11 , 13-14 ] , 使碳化物析出, 以检测其在较为敏感 很有可能在敏化之后产生的贫铬区的铬质量分数仍
条件下的晶间腐蚀性能, 得到更为严苛的试验结果。 在 12% 以上, 该溶液检测不出材料的晶间腐蚀敏感

双相钢实际碳含量通常小于0.03% ( 质量分数), 由于 性。对照ISO3651-2 : 1988 [ 13 ] 附录, 不难发现, 此法对
γ相中含碳量较高, α相中含铬量较高, 敏化过程中易 于检测高铬含量双相钢( 铬质量分数大于 20% ) 的晶
, 由于碳含量本身较低, 间腐蚀敏感性具有一定的局限性。此外, 为了降低材
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沿α / γ相界析出( Cr , Fe ) C 6
碳化物的析出很少, 甚至不能分布到所有相界上, 部 料因塑性较差产生裂纹的概率, 建议在选取弯曲压头
分晶界上不一定存在碳化物, 其危害性远小于晶界碳 时, 增大压头直径与试样厚度的比值, 同时还需保证
化物的析出对奥氏体不锈钢的危害, 难以准确表征其 试样表面粗糙度达到0.8 μ m 或者更佳 [ 19 ] 。

晶间腐蚀敏感性。 1.1.2 35% 硫酸 - 硫酸铜 - 铜屑法

( 2 )难于分辨弯曲产生的裂纹。 650~700 ℃ 提高硫酸 - 硫酸铜溶液的腐蚀性能措施在于提
敏化温度在双相钢中 σ 相的析出温度范围内, 进行 高硫 酸 浓 度 或 延 长 试 验 时 间, 于 是 ISO 3651-2 :

该温度下的敏化处理易于在晶界、 相界等区域析出 1998 [ 13 ] 中提出了 35% 硫酸 - 硫酸铜 - 铜屑法, 试验时
σ相, σ相作为硬脆相, 对材料的塑、 韧性产生不利影 间与 16% 硫酸 - 硫酸铜 - 铜屑法一致, 结果评定也采
响 [ 7 ] , 加之双相不锈钢塑性较奥氏体不锈钢差, 导致 用弯曲法, 但是硫酸浓度大幅提高。由于溶液中仍
晶间腐蚀试验后弯曲裂纹产生的原因更加多样。此 含有铜屑, 因此, 溶液的腐蚀电位并未发生变化, 腐
外, 对于正常相比例的双相钢, 其 α / α 晶界、 γ / γ 晶 蚀性能 的 提 升 主 要 归 因 于 硫 酸 浓 度 的 增 加。 ISO
界和 α / γ相界均不可能单独呈连续网状, 任何一种 3651-2 附录中规定 16% 硫酸 - 硫酸铜 - 铜屑法适用于
相界产生的晶间腐蚀均会被其他相界阻断而不能连 铬质量分数大于 16% 、 钼质量分数小于 3% 的双相
续发展, 产生的晶间腐蚀深度很浅, 因而其弯曲后产 钢, 而 35% 硫酸 - 硫酸铜 - 铜屑法适用于铬质量分数
生的裂纹形貌与奥氏体不锈钢不同, 也很难出现标 大于 20% 、 钼质量分数大于 2% 的双相钢, 二者适用
准中可参照的典型晶间腐蚀形貌, 难于分辨裂纹产 范围有所交叉, 经过对比可以这样理解, 对于高铬、
生是否由晶间腐蚀所致。另外, 弯曲结果是有或无 钼含量的耐蚀双相钢( 铬质量分数大于 20% ), 推荐
晶间腐蚀, 难以表征不同钢种晶间腐蚀程度的大小, 采用腐蚀性更强的 35% 硫酸 - 硫酸铜 - 铜屑法, 此法
这也是弯曲法的缺点之一。 的提出很好地弥补了 16% 硫酸 - 硫酸铜 - 铜屑法应用
( 3 )金相观察难以分辨晶间腐蚀裂纹。由于难 于双 相 钢 的 局 限 性。目 前, 这 种 方 法 只 有 ISO 提

以分辨试样产生的裂纹是否由晶间腐蚀所致, 需要 出, JISG0575-2012 等同采用, 但行业内很少采用

对产 生 裂 纹 的 试 样 进 行 金 相 分 析。 其 中 ASTM 此法评价双相钢的晶间腐蚀敏感性。对于试验室常
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