含鉻耐候鋼在模擬海洋大氣環(huán)境中的腐蝕行為

海洋大氣環(huán)境中，海風(fēng)攜帶大量海鹽粒子沉積在鋼表面，高濃度的Cl^-和高濕度導(dǎo)致鋼鐵材料腐蝕非常嚴(yán)重，海洋大氣環(huán)境中腐蝕率約為工業(yè)大氣中的兩倍。耐候鋼在海洋環(huán)境中耐蝕性變得較差，其表面難以生成致密的內(nèi)銹層，起不到保護(hù)作用，因此使用壽命短。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，開發(fā)能裸露使用的低合金高耐蝕性耐候鋼增加的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)不及涂層的維護(hù)成本，節(jié)約資源，是目前耐候鋼發(fā)展的一個(gè)方向。

本工作以20MnSi為對(duì)比鋼，設(shè)計(jì)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(duì)3種鋼耐蝕性的影響，為海洋大氣中新型耐候鋼的開發(fā)提供參考。

實(shí)驗(yàn)鋼成分列于表1。由于單獨(dú)加入Cr可能導(dǎo)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(shí)驗(yàn)鋼用來(lái)考察更多Cr含量條件下的耐Cl^-腐蝕機(jī)制。3種鋼材采用25kg真空感應(yīng)爐熔煉，鋼錠脫模后改鍛成直徑16mm的圓棒。然后進(jìn)行熱處理，加熱至950℃保溫2h后爐冷至400℃，出爐空冷。

表1 實(shí)驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù) %）

按照YB/T4367-2014標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行周期浸潤(rùn)腐蝕實(shí)驗(yàn)。采用失重法對(duì)比各鋼種的耐蝕性，并結(jié)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(duì)其進(jìn)行物相分析。通過(guò)72h的周浸實(shí)驗(yàn)選出耐蝕性能較好的鋼種，對(duì)其進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的周浸實(shí)驗(yàn)，研究其腐蝕率隨時(shí)間的變化規(guī)律。周浸實(shí)驗(yàn)周期依次為24、48、72、120、168和216h。結(jié)果表明：

（1）實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)，內(nèi)銹層為富鉻層與貧鉻層交替帶狀結(jié)構(gòu)，10Cr鋼表面出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象。

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