Page 26 - 理化检验-物理分册2024年第九期
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孙绪鲁，等：高锰钢在模拟海洋环境中的应力腐蚀行为
的萌生需要一定的孕育期，在单一应力下，裂纹孕育
期较长，而应力的改变将打破稳态，缩短了裂纹孕育
期，使材料的应力腐蚀敏感性更易于显现。
4 结论
（1）高锰钢晶粒度大小不一，显微组织主要为形
变奥氏体，试样内存在位错及孪晶，晶界上未见明显
析出物。
（2）高锰钢在使用过程中发生应力变化，会导致
其在腐蚀环境下发生应力腐蚀开裂，且恒定应力条
图 9 试样在人工海水溶液中的极化曲线
件下，材料对应力腐蚀不敏感。
表7 电化学拟合参数
项目 腐蚀电位/mV 腐蚀电流密度/（A·cm ） 参考文献：
－2
实测值 －578.90 1.57×10 －5
[1] LALIK S，NIEWIELSKI G．Welding of steel with
当电流密度基本不变时，试样表面发生析氧反应。 high manganese and aluminum content[J]．Solid State
Phenomena，2013，212：95-98．
3 综合分析
[2] KOWALSKA J，RYŚ J，CEMPURA G．Complex
由极化曲线分析结果可知，随着电流密度的增 structural effects in deformed high-manganese steel[J]．
大，试样无明显钝化区形成，说明低温高锰钢并不 Materials，2021，14(22)：6935．
属于钝化金属，这是因为试样中仅含有质量分数为 [3] WANG Y J，HUANG A，WU M H，et al．Corrosion of
3.00%~4.00%的Cr元素，远小于10%，无法促使材 alumina-magnesia castable by high manganese steel with
respect to steel cleanness[J]．Ceramics International，
料表面形成稳定的钝化膜，因而试样在人工海水中
2019，45(8)：9884-9890．
表现为全面腐蚀形貌。在恒载荷应力腐蚀试验中，
[4] LIU Z G，GAO X H，XIONG M，et al．Role of hot
环境为静态人工海水全浸环境，属于弱碱性环境。 rolling procedure and solution treatment process on
当试样与腐蚀介质接触时，表面会很快进入活化状 microstructure，strength and cryogenic toughness of high
态，试样表面同时形成无数个腐蚀原电池，表面活性 manganese austenitic steel[J]．Materials Science and
强、电位为负（如缺陷处）的区域优先成为阳极，金 Engineering：A，2021，807：140881．
属发生溶解，其周围表面活性稍弱、电位较正的区域 [5] WANG Y H，LV B，ZHANG F C．Forging of high-
作为阴极，发生吸氧腐蚀，试样表面在短时间内就会 manganese steel crossing[J]．Metallurgist，2018，62(1)：
181-184．
形成大量锈点，在Cl 及外加应力作用下，局部锈点
－
[6] HAYAT F，SEZGIN C T．Wear behavior of borided
区域形成裂纹源。
cold-rolled high manganese steel[J]．Coatings，2021，
在应力不变的情况下（单级加载），裂纹处的应
11(10)：1207．
力强度因子基本保持不变，小于高锰钢的应力腐蚀
[7] VDOVIN K N，FEOKTISTOV N A，GORLENKO D
开裂阈值，裂纹扩展很慢甚至不扩展，因而试样裂纹 A，et al．Modification of high-manganese steel castings
孕育期很长，断裂时间较长（14 d未产生裂纹，不开 with titanium carbonitride[J]．Steel in Translation，
裂）。在逐级加载条件下，应力增大导致裂纹处的应 2019，49(3)：147-151．
力强度因子增加，即打破试样微裂纹与应力之间的 [8] 李顺涛，陈华，亢淑梅，等．高锰钢海水腐蚀电化学行
平衡，加速了裂纹的扩展，裂纹尖端的应力强度因子 为研究[J]．宽厚板，2022，28(3)：13-19．
随之增加，当其大于高锰钢的应力腐蚀开裂阈值时， [9] FAJARDO S，LLORENTE I，JIMÉNEZ J A，et al．
Effect of Mn additions on the corrosion behaviour of TWIP
裂纹迅速扩展，宏观上表现为试样断裂，因此，其断
Fe-Mn-Al-Si austenitic steel in chloride solution[J]．
裂时间显著缩短。不论起始应力如何选择，试样均
Corrosion Science，2019，154：246-253．
在14 d内发生断裂，说明断裂时间与初始应力关系 [10] 张文利，罗先甫，陈飞，等．高锰钢实海环境暴露试验
不大，这主要与裂纹的萌生过程有关。材料的断裂 与实验室加速腐蚀试验结果对比[J]．理化检验(物理
过程包括裂纹萌生、裂纹扩展和失稳断裂，而裂纹 分册)，2022，58(9)：5-10．
10
