Page 23 - 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

( NaOH∶H 2O=质量40∶100 ), 电解参数是1~3V , 时 态而测量阳极电流的方法, 即为电化学动电位再活

间是5~60s 。 化法, 目前已经标准化, 具体将在 2.3 中进行详述。
张晓柏等 [ 20 ] 采用草酸电解法表征 CHS2209 双 2.3 双环电化学动电位再活化法( DL-EPR 法)
相钢焊条在不同热处理条件下的晶间腐蚀敏感性, 电化学动电位再活化法分为单环和双环电化学

确定熔敷金属在 325~825 ℃ 范围内均存在晶间腐 动 电 位 再 活 化 法 ( Double-Loo p Electrochemical

蚀 敏 感 性,且 在 675 ℃ 下 的 敏 感 性 最 高。 PotentiokineticReactivation , 简 称 DL-EPR ), 其 中
FRANCESCO 等 [ 21 ] 也采用草酸电 解 法 对 2101 双 单环法对试样表面质量要求较高, 双环法应用更加
相不锈钢不同敏化条件下的试样进行电解, 参数采 广泛, 能快速、 无损、 定量地用于检测金属材料的晶

用 6V 恒电压, 时间为 12~60s不等, 可定性表征 间腐蚀敏感性。近年来, 相关测试标准相继出台, 包

[ 24 ]
试样的晶间腐蚀敏感性。 括 JIS G0580 : 2003 、 ISO 12732 : 2006 、 ASTM

2.2 极化曲线 G108-94 ( re2015 ) 和 GB / T29088-2012 [ 25 ] 等。其
极化曲线测量方法一般可分为两类: 控制电位连 中, JIS 标准仅适用于奥氏体不锈钢, ASTM 标准范
续扫描测定得到的极化曲线称为动电位极化曲线, 控 围更窄, 仅适用于 304 型的奥氏体不锈钢。国标等
制电流连续扫描测定得到的极化曲线称为动电流极 同采用ISO , 均适用于不锈钢和镍基合金, 不锈钢中
化曲线。在测定具有钝化倾向的电极的阳极极化曲 包含奥氏体 - 铁素体双相不锈钢。 DL-EPR 试验通
线时, 由于这种极化曲线具有“ 电流平台”, 一个电流 常采用三电极体系在电化学工作站上进行。试验过
对应多个电位值, 通常采用动电位极化曲线测量。恒 程如下: 首先, 测定试样在该腐蚀溶液中的开路电位
电位极化法是固定试样电位, 按照一定频率采集试样 E oc p , 然后以 一 定 的 速 率 由 E oc p 扫 至 钝 化 电 位 ( 如

的电流信号, 如: 每个电位下测试时间为1800s或者 400mV ), 而后以相同速率回扫至 E oc p , 通过测定活

-2 , 以其比值( 即再活化率)
电流密度超过 100 μ A · cm 并持续增大后停止。 化电流I a 和再活化电流I r
恒电位极化法的关键是选取典型的恒定电位点, 特定 R a=I r I a 作为衡量晶间腐蚀敏感性的参量。标准
/
的电位能较好地反映试样局部腐蚀的孕育、 萌生过 中规定试验溶液为硫酸 + 硫氰化钾, 对于 304 型不

-1 -1
程, 通常选取动电位极化曲线上的关键位置。 锈钢通常采用 0.5mol · L H 2 SO 4+0.01mol · L

丰涵等 [ 22 ] 采用动电位极化及恒电位极化方法 KSCN 溶 液,试 验 温 度 为 25 ℃ ,扫 描 速 率 为
-1 [ 25 ]
研究 022Cr25Ni7Mo4N 双相不锈钢选择性腐蚀行 6V · h 。需要指 出 的 是 KSCN 溶 液 有 毒 且 对

为与两相组织的关系, 试验溶液为 50 ℃ 的 2 mol · 环境有害, 实际使用过程中通常需要寻求新的去极

[ 26-33 ]
-1 -1 HCl混合溶液, 发现试样 化剂。研究者们 对检测方法的优化条件 做 了
L H 2 SO 4+0.5mol · L
在活化向钝化转变过程中, 存在两个阳极活化峰并 不少工作, 主要是针对电解液中的去极化剂进行研
对应高低相异的两个电位, 在此基础上, 选择这两个 究, 在溶液中添加去极化剂如 KSCN [ 26-28 ] 、 NaCl [ 28 ] 、
[ 29-33 ]
电位进行 48h 恒电位极化, 结果表面两个活化峰分 CH 3 CSNH 2 和 HCl 等。

别对应双相钢中 γ 相和 α 相的溶解过程。蔡文达 何燕等 [ 26 ] 采用 DL-EPR 法研究时效温度对节

等 [ 23 ] 采用动电位极化法研究 2205 双相钢中的选择 镍双相不锈钢 S32101 晶间腐蚀行为影响, 试验介

-1 -1 -1
性腐蚀, 试 验 溶 液 为 2 mol · L H 2 SO 4 + ( 0.1~ 质为室温的 0.05 mol · L H 2 SO 4+0.05 mol · L

-1 HCl溶液, 结果表明: 双相不锈钢在活 KSCN 的混 合 溶 液。 结 果 表 明, 随 着 时 效 温 度 从
2 ) mol · L

化 - 钝化电位区出现两个明显的阳极电流峰, 铁素体 300 ℃ 升高, 耐蚀性呈现下降趋势, 温度达 700 ℃ 时
相的选择性腐蚀发生在较负的阳极电位峰, 而奥氏 耐蚀性最差, 最终几乎整个铁素体相被腐蚀, 腐蚀的
机理 是 铁 素 体 相 的 选 择 性 溶 解。 LV 等 [ 27 ] 研 究
体则在较正的阳极电位峰发生选择性腐蚀。

研究者测定 304 不锈钢不同状态的阳极极化曲 2205 双相不锈钢在 675 ℃ 时效不同时间的晶间腐

线, 发现曲线具有明显的“ 活化 - 钝化 - 过钝化” 三阶 蚀敏 感 性, 试 验 介 质 为 0.5 mol · L -1 H 2 SO 4 +

段特征, 且维钝电流及钝化的峰值电流由于敏化而 0.01mol · L -1 KSCN 的 混 合 溶 液, 扫 描 速 率 为

增大, 这种阳极峰代表活态 - 钝态的过渡, 提出用过 1mV · s 。结 果 表 明, 随 着 时 效 时 间 由 3 h 到
-1

渡的幅度( 峰值下的面积) 作为敏化的指标。此外, 15h , 材料的奥氏体含量逐渐增加, 铁素体含量逐渐
也有将钝化样品向低电位方向扫描, 通过观察活化 降低, 析出相由时效初期的细小的 M 23 C 6 逐渐转变
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