1926年Hatfeild 曾采用硫(liu)酸-硫(liu)酸銅溶液(ye)試(shi)驗(yan)敏(min)化(hua)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。后來Strauss等(deng)人做了改進,最后發展(zhan)成為(wei)一(yi)種(zhong)常(chang)用的(de)(de)(de)(de)(de)檢驗(yan)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)標準(zhun)試(shi)驗(yan)方法(fa)。不(bu)(bu)銹鋼(gang)在(zai)硫(liu)酸-硫(liu)酸銅試(shi)驗(yan)中的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位在(zai)+0.3~+0.58V范(fan)圍內(相對于標準(zhun)氫電(dian)極)。在(zai)這(zhe)(zhe)一(yi)電(dian)位范(fan)圍內,晶(jing)(jing)粒(li)(18%Cr-10%Ni)表面的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)度(du)(du)最小(xiao),為(wei)0.1μA/c㎡,而貧鉻(ge)(ge)區(10%Cr-10%Ni)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)度(du)(du)很大(da),為(wei)10μA/c㎡或更大(da)一(yi)些。如果敏(min)化(hua)嚴重(zhong),例如鉻(ge)(ge)量為(wei)7.5%(重(zhong)量)時,貧鉻(ge)(ge)區將被(bei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)度(du)(du)大(da)于105μA/c㎡.這(zhe)(zhe)樣(yang)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)度(du)(du)差,將會(hui)引起嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。但(dan)是(shi)(shi)在(zai)這(zhe)(zhe)種(zhong)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)介質中,除了表面上少數幾個晶(jing)(jing)粒(li)脫落(luo)外,一(yi)般不(bu)(bu)會(hui)產生(sheng)晶(jing)(jing)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)脫落(luo),腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)只局(ju)限在(zai)1μm級厚(hou)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)貧鉻(ge)(ge)區進行(xing)。因此(ci)不(bu)(bu)像65%硝酸試(shi)驗(yan)和硫(liu)酸-硫(liu)酸鐵(tie)試(shi)驗(yan)那(nei)樣(yang)會(hui)引起明顯的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)量損失。但(dan)大(da)部(bu)分的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)粒(li)因晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)變得像沒有粘接的(de)(de)(de)(de)(de)磚砌結構一(yi)樣(yang)。因此(ci),不(bu)(bu)能(neng)用重(zhong)量法(fa)來判斷(duan)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)敏(min)感性。然而,電(dian)阻,機械性能(neng)卻發生(sheng)了明顯的(de)(de)(de)(de)(de)改變,故彎曲裂紋、電(dian)阻和抗拉強度(du)(du)變化(hua)乃是(shi)(shi)這(zhe)(zhe)一(yi)試(shi)驗(yan)方法(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)較好(hao)評判依據。
在(zai)(zai)硫(liu)酸-硫(liu)酸銅(tong)(tong)溶液中腐(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)是處(chu)在(zai)(zai)+0.3~+0.58V范(fan)圍的(de)(de)上限部分(fen)(如+0.58V處(chu))。但是,把金屬銅(tong)(tong)屑或(huo)銅(tong)(tong)丸放入(ru)溶液中并(bing)與試(shi)樣(yang)(yang)接觸時,試(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)電(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)變得和(he)銅(tong)(tong)的(de)(de)電(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)相(xiang)同,為+0.3V(對標準氫(qing)電(dian)極)。也(ye)就是根據Cu2+、Cu+和(he)Cu的(de)(de)共(gong)存電(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei),并(bing)在(zai)(zai)此(ci)電(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)下保(bao)持恒定。在(zai)(zai)這一電(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)下,它可(ke)能在(zai)(zai)活化(hua)區內腐(fu)蝕(shi)。晶間腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)穿透速度很大,可(ke)以把試(shi)驗時間縮短(duan)到24小(xiao)時,甚(shen)至有些鋼種還經不起這樣(yang)(yang)長(chang)的(de)(de)浸蝕(shi),試(shi)驗時間還可(ke)以縮短(duan)到15小(xiao)時。
一、應用范(fan)圍和優缺(que)點
這一方法可用于評定交貨狀態的熱處理、添加穩定元素(如鈦或鈮)以及降低碳含量在防止晶間腐蝕方面的作用,適用于不銹鋼的鍛材和焊接件。具體可以用這一方法檢驗304不(bu)銹鋼、304L不銹(xiu)鋼(gang)、316不銹鋼、316L不銹(xiu)鋼、317不銹鋼、317L不(bu)銹(xiu)鋼、321不銹鋼(gang)、347不銹鋼中碳化鉻引起的晶間腐蝕敏感性,不能檢驗與σ相有關的晶間腐蝕敏感性。
這一方法的優點。在硫酸-硫酸銅溶液中添加銅屑,電位降低較快,較穩定,溶液量和銅屑量對試驗結果影響不大,腐蝕條件比較穩定,操作容易控制。因此,H2SO4-CuSO4-銅屑法被各國采用,如今已成為一種國際標準方法。前蘇聯還發展了硫酸-硫酸銅-鋅粉法110g CuSO4·5H2O+55mL(密度1.84) H2SO4+5g鋅粉+1L蒸餾水,煮沸144小時。
二、試樣(yang)尺寸及制備
焊接試樣應從(cong)與產品(pin)鋼(gang)材相同而且焊接工藝也(ye)相同的試板上選取(qu)。
試(shi)(shi)樣(yang)尺寸選(xuan)取方(fang)法見表 2-4 ,焊接(jie)試(shi)(shi)樣(yang)、焊條試(shi)(shi)樣(yang)及(ji)堆焊焊條試(shi)(shi)樣(yang)的選(xuan)取方(fang)法分(fen)別見圖(tu)2-8、圖(tu)2-9、圖(tu)2-10、圖(tu)2-11。
試樣用鋸切取,如用剪切時,應通過切削或研磨方法除去剪切的影響(xiang)部分。
試(shi)樣上有氧化皮時(shi),要通過切削或研磨(mo)除掉。需要敏(min)化處理的(de)試(shi)樣,應在敏(min)化處理后(hou)行(xing)研磨(mo)。
試(shi)樣切取(qu)及表面(mian)(mian)研磨時,應防(fang)止過熱,被試(shi)驗(yan)的試(shi)樣表面(mian)(mian)粗糙(cao)度Ra 必須(xu)小(xiao)于0.8μm。不能進行(xing)研磨的試(shi)樣,根(gen)據雙方協(xie)議也可以采用其他方法處理。
焊(han)(han)接試(shi)樣直(zhi)接以(yi)焊(han)(han)后狀(zhuang)態進行(xing)試(shi)驗。對焊(han)(han)后還(huan)要經過350℃以(yi)上熱加工(gong)的焊(han)(han)接件,試(shi)樣焊(han)(han)后還(huan)應進行(xing)敏化(hua)處(chu)理,敏化(hua)處(chu)理制度在(zai)協議中另行(xing)規定。
三、試驗條件和步驟
1. 試驗(yan)溶液:將100g硫酸銅(GB 665,分析純(chun))溶解于(yu)700mL蒸(zheng)(zheng)餾(liu)水(shui)或(huo)去離(li)子(zi)水(shui)中再加入100mL硫酸(GB 625,優級純(chun)),用蒸(zheng)(zheng)餾(liu)水(shui)或(huo)去離(li)子(zi)水(shui)稀(xi)釋(shi)至1000mL,配制成硫硫酸銅溶液。
2. 試驗前將試樣用適(shi)當的溶(rong)劑或洗滌劑(非(fei)氯(lv)化物)去油(you)并干燥。
3. 在燒(shao)瓶(ping)底部鋪一層銅屑(xie)(GB-466 純度(du)不(bu)(bu)小于99.5%),然后(hou)放置(zhi)試(shi)樣(yang)。保證每個試(shi)與銅屑(xie)接(jie)(jie)觸的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),同一燒(shao)瓶(ping)中允(yun)許(xu)放幾層同一鋼種的(de)試(shi)樣(yang),但是,試(shi)樣(yang)之間要互(hu)不(bu)(bu)接(jie)(jie)觸。
4. 試(shi)(shi)驗溶液應(ying)(ying)高出最上層試(shi)(shi)樣20mm以上,每(mei)次(ci)試(shi)(shi)驗都應(ying)(ying)使用新的試(shi)(shi)驗溶液。注:仲裁試(shi)(shi)驗時,試(shi)(shi)驗溶液量(liang)按試(shi)(shi)樣表面積計算,其量(liang)在8mL/c㎡以上。
5. 將(jiang)燒(shao)瓶(ping)放(fang)在加(jia)熱裝置(zhi)上,通以(yi)冷卻(que)水,加(jia)熱試驗溶液(ye),使(shi)之保持微沸狀態。試樣連續16小時。
6. 試驗后取出試樣(yang),洗凈,干(gan)燥(zao),彎曲。
四、試驗(yan)結果評定(ding)
1. 壓(ya)力加工件(jian)和焊(han)接件(jian)試樣(yang)彎(wan)曲(qu)角度(du)為(wei)180°,焊(han)接接頭沿熔合線進行彎(wan)曲(qu)。鑄鋼件(jian)彎(wan)曲(qu)角度(du)為(wei)90°。
2. 試樣彎曲(qu)用的壓頭(tou)(tou)直徑(jing),當試樣厚(hou)度(du)不大于(yu)1mm時(shi),壓頭(tou)(tou)直徑(jing)為1mm;當試樣厚(hou)度(du)大于(yu)1mm時(shi),壓頭(tou)(tou)直徑(jing)為5mm。
3. 彎曲后的試樣在10倍(bei)放(fang)大鏡下觀察彎曲試樣外(wai)表(biao)面(mian),有(you)(you)無因(yin)晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)而(er)產(chan)生(sheng)的裂紋(wen),從(cong)試樣的彎曲部位棱角產(chan)生(sheng)的裂紋(wen),以及(ji)不伴有(you)(you)裂紋(wen)的滑移線,縐紋(wen)和表(biao)面(mian)粗糙等(deng)都不能認為是晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)而(er)產(chan)生(sheng)的裂紋(wen)。
4. 試樣(yang)不能進行彎曲評(ping)定或彎曲的(de)裂紋難以判(pan)定時,則采用金相法觀察。金相磨片(pian)經浸蝕后,在(zai)顯微鏡(jing)下觀察(150~500倍),晶間腐蝕深度值不得超過5μm。
五、試(shi)驗報告
1. 記錄試樣種類,熱處理制度等;
2. 記(ji)錄試(shi)樣彎曲(qu)角度及10倍放大鏡觀(guan)察后,晶間腐蝕傾向(xiang)結果;
3. 如果(guo)用金相(xiang)法判定時,應(ying)記(ji)錄晶(jing)間腐蝕深度(du)值(zhi)。