1926年(nian)Hatfeild 曾采用(yong)硫酸-硫酸銅溶液(ye)試(shi)驗(yan)敏(min)(min)化(hua)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。后來(lai)Strauss等人(ren)做(zuo)了(le)改進,最后發展(zhan)成為一種常用(yong)的(de)檢驗(yan)奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)標準試(shi)驗(yan)方法(fa)。不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在硫酸-硫酸銅試(shi)驗(yan)中(zhong)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)在+0.3~+0.58V范(fan)圍內(相對于標準氫(qing)電(dian)極(ji))。在這(zhe)一電(dian)位(wei)范(fan)圍內,晶(jing)粒(li)(18%Cr-10%Ni)表面的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速度最小,為0.1μA/c㎡,而(er)貧(pin)鉻區(10%Cr-10%Ni)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速度很大(da),為10μA/c㎡或更大(da)一些。如果敏(min)(min)化(hua)嚴(yan)重(zhong),例如鉻量為7.5%(重(zhong)量)時,貧(pin)鉻區將(jiang)被腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi),腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速度大(da)于105μA/c㎡.這(zhe)樣(yang)大(da)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速度差,將(jiang)會引起嚴(yan)重(zhong)的(de)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。但是在這(zhe)種腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)介質(zhi)中(zhong),除了(le)表面上少數幾個晶(jing)粒(li)脫(tuo)落(luo)外,一般不(bu)(bu)(bu)會產(chan)生晶(jing)粒(li)的(de)脫(tuo)落(luo),腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)只局限在1μm級(ji)厚度的(de)貧(pin)鉻區進行。因此不(bu)(bu)(bu)像(xiang)65%硝(xiao)酸試(shi)驗(yan)和(he)硫酸-硫酸鐵試(shi)驗(yan)那(nei)樣(yang)會引起明(ming)顯的(de)重(zhong)量損失(shi)。但大(da)部分(fen)的(de)晶(jing)粒(li)因晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)變得像(xiang)沒有粘(zhan)接的(de)磚砌(qi)結構一樣(yang)。因此,不(bu)(bu)(bu)能(neng)用(yong)重(zhong)量法(fa)來(lai)判斷晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)敏(min)(min)感(gan)性。然而(er),電(dian)阻,機械性能(neng)卻發生了(le)明(ming)顯的(de)改變,故(gu)彎曲裂紋、電(dian)阻和(he)抗(kang)拉強(qiang)度變化(hua)乃是這(zhe)一試(shi)驗(yan)方法(fa)的(de)較好評判依據(ju)。


  在硫酸-硫酸銅(tong)溶液(ye)中(zhong)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)是(shi)處在+0.3~+0.58V范圍(wei)的(de)上限(xian)部分(fen)(如+0.58V處)。但(dan)是(shi),把(ba)金屬銅(tong)屑或銅(tong)丸放入溶液(ye)中(zhong)并(bing)與試(shi)樣接(jie)觸時,試(shi)樣的(de)電(dian)(dian)位(wei)變得(de)和(he)銅(tong)的(de)電(dian)(dian)位(wei)相同(tong),為+0.3V(對標準氫(qing)電(dian)(dian)極)。也(ye)就(jiu)是(shi)根據(ju)Cu2+、Cu+和(he)Cu的(de)共存(cun)電(dian)(dian)位(wei),并(bing)在此(ci)電(dian)(dian)位(wei)下保持恒定(ding)。在這(zhe)(zhe)一電(dian)(dian)位(wei)下,它可能(neng)在活(huo)化區內腐(fu)蝕(shi)。晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)穿透(tou)速度(du)很大,可以(yi)把(ba)試(shi)驗(yan)時間(jian)(jian)縮(suo)短(duan)到24小(xiao)時,甚至有(you)些(xie)鋼種(zhong)還經不起這(zhe)(zhe)樣長(chang)的(de)浸蝕(shi),試(shi)驗(yan)時間(jian)(jian)還可以(yi)縮(suo)短(duan)到15小(xiao)時。


一、應用范(fan)圍和優缺點


 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不銹鋼304L不銹(xiu)鋼316不銹(xiu)鋼316L不(bu)銹鋼、317不銹鋼、317L不銹鋼321不(bu)銹鋼347不(bu)銹(xiu)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、試樣尺寸及(ji)制備


 焊(han)接(jie)試(shi)樣應從與產品鋼材相(xiang)同而且焊(han)接(jie)工(gong)藝也相(xiang)同的試(shi)板上選取。


 試(shi)(shi)樣(yang)尺寸選取(qu)方法見(jian)(jian)表(biao) 2-4 ,焊接試(shi)(shi)樣(yang)、焊條試(shi)(shi)樣(yang)及堆(dui)焊焊條試(shi)(shi)樣(yang)的選取(qu)方法分別見(jian)(jian)圖(tu)2-8、圖(tu)2-9、圖(tu)2-10、圖(tu)2-11。


表 4.jpg


圖 10.jpg


  試樣用鋸切(qie)取,如用剪(jian)切(qie)時,應通過切(qie)削或研磨方法除(chu)去剪(jian)切(qie)的影響部分。


 試(shi)樣上有氧化(hua)皮時,要(yao)通過(guo)切(qie)削或研(yan)磨除掉(diao)。需要(yao)敏化(hua)處理(li)的試(shi)樣,應(ying)在敏化(hua)處理(li)后(hou)行研(yan)磨。


  試樣(yang)切取及表面研(yan)磨時,應(ying)防(fang)止(zhi)過熱,被(bei)試驗的試樣(yang)表面粗糙度Ra 必須(xu)小(xiao)于0.8μm。不(bu)能進行(xing)研(yan)磨的試樣(yang),根據雙方協議(yi)也(ye)可以采用其他方法處理(li)。


 焊(han)接試樣直接以(yi)焊(han)后狀態進(jin)行試驗。對(dui)焊(han)后還要經過350℃以(yi)上熱加工的焊(han)接件,試樣焊(han)后還應進(jin)行敏化處理(li),敏化處理(li)制度在協議中另行規定。


三(san)、試(shi)驗(yan)條件和步(bu)驟


  1. 試驗溶(rong)液:將(jiang)100g硫(liu)酸(suan)銅(GB 665,分析純(chun)(chun))溶(rong)解于700mL蒸(zheng)餾水(shui)或去(qu)離(li)(li)子水(shui)中(zhong)再(zai)加入100mL硫(liu)酸(suan)(GB 625,優級純(chun)(chun)),用蒸(zheng)餾水(shui)或去(qu)離(li)(li)子水(shui)稀釋至1000mL,配制(zhi)成硫(liu)硫(liu)酸(suan)銅溶(rong)液。


  2. 試驗前將試樣用(yong)適當的(de)溶劑或洗滌劑(非氯化物)去油并干燥(zao)。


  3. 在燒(shao)瓶底(di)部(bu)鋪一(yi)層銅屑(xie)(GB-466 純度(du)不小于(yu)99.5%),然(ran)后(hou)放(fang)(fang)置試(shi)樣。保證每個試(shi)與銅屑(xie)接觸(chu)的情況下(xia),同一(yi)燒(shao)瓶中允許放(fang)(fang)幾層同一(yi)鋼種(zhong)的試(shi)樣,但(dan)是,試(shi)樣之間要互不接觸(chu)。


  4. 試驗(yan)(yan)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)應(ying)高出最上層試樣20mm以上,每次試驗(yan)(yan)都應(ying)使用新的(de)試驗(yan)(yan)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)。注:仲裁試驗(yan)(yan)時,試驗(yan)(yan)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)量(liang)按試樣表(biao)面積計算,其量(liang)在8mL/c㎡以上。


  5. 將燒(shao)瓶(ping)放在加熱裝置上(shang),通(tong)以冷卻水,加熱試驗溶液(ye),使之保持微沸狀(zhuang)態。試樣連(lian)續16小時(shi)。


  6. 試(shi)驗后取出試(shi)樣,洗凈,干燥,彎曲。


四、試驗結果評定


  1. 壓力加工件(jian)和(he)焊(han)接件(jian)試樣彎曲(qu)(qu)角度為180°,焊(han)接接頭沿熔合線進行彎曲(qu)(qu)。鑄鋼件(jian)彎曲(qu)(qu)角度為90°。


  2. 試樣彎曲(qu)用(yong)的壓頭直(zhi)(zhi)徑,當試樣厚度不大于1mm時,壓頭直(zhi)(zhi)徑為1mm;當試樣厚度大于1mm時,壓頭直(zhi)(zhi)徑為5mm。


  3. 彎(wan)曲(qu)后的(de)試樣(yang)在10倍放大鏡下觀察彎(wan)曲(qu)試樣(yang)外表面,有無因(yin)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕而(er)產生的(de)裂(lie)紋(wen),從試樣(yang)的(de)彎(wan)曲(qu)部位(wei)棱角(jiao)產生的(de)裂(lie)紋(wen),以及不伴有裂(lie)紋(wen)的(de)滑移線(xian),縐紋(wen)和表面粗糙等都不能認為(wei)是晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕而(er)產生的(de)裂(lie)紋(wen)。


  4. 試(shi)樣不能進(jin)行彎曲評定或彎曲的裂紋(wen)難以(yi)判(pan)定時,則采用金(jin)相法觀察。金(jin)相磨片(pian)經(jing)浸蝕后,在顯微鏡下觀察(150~500倍),晶間腐蝕深(shen)度值不得超過5μm。


五(wu)、試驗報(bao)告


  1. 記錄試樣(yang)種類,熱處理制度等;


  2. 記錄試樣彎(wan)曲角度(du)及10倍放大鏡觀察后(hou),晶間腐(fu)蝕傾向結果;


  3. 如果用金相法判定時,應記錄晶(jing)間腐蝕深(shen)度(du)值。