硝酸試驗是1930年首先由Huey提出并經過后人不斷改進發展起來的。因此,有時又把這一方法叫做Huey試驗。美國廣泛使用這一定量方法檢驗晶間腐蝕的敏感性。硝酸腐蝕試驗的機理目前還沒有完全弄清楚,它可能是由下面幾種不同的作用引起的。


  1. 硝(xiao)酸試(shi)驗(yan)是在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)還原系統中進行的(de)(de)(de)(de)浸蝕試(shi)驗(yan)。退火(huo)狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼在(zai)(zai)這一(yi)(yi)溶液中的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕電(dian)位在(zai)(zai)1.00~1.20V(氫標)的(de)(de)(de)(de)范圍內,并且隨著時間的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)而變得(de)更正。在(zai)(zai)這一(yi)(yi)電(dian)位范圍內,退火(huo)狀態(tai)奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕速度(du)(du)是高的(de)(de)(de)(de),至少為11.7mm/a(相應于電(dian)流密(mi)度(du)(du)為1mA/c㎡),而代表貧鉻區成分的(de)(de)(de)(de)合金在(zai)(zai)1.00~1.20V整個電(dian)位范圍內則有(you)更高的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕速度(du)(du),這樣就產生了嚴重的(de)(de)(de)(de)晶間腐(fu)(fu)蝕。


  2. 為了解釋硝酸試驗中腐蝕損失很大的原因,提出了六價鉻離子的作用問題。因為敏化材料的晶粒邊界中,被溶解的鉻是以Cr6+的形式存在于溶液中,由于


    Gr6++3e=Cr3+


  還原反應比HNO3的還原反應及H+的還原反應容易進行。因此,這種強氧化性離子的存在,使鋼的電位變得更正,可達到1.20V(氫標)以上,腐蝕速度可達到1170mm/a(相當于電流密度為100mA/c㎡)或更大。


  3. 含鉬不銹鋼和鎳基合金,例如316L不(bu)銹鋼(gang)Hastelloy C , 它們在貧鉻區引起晶間腐蝕的其他腐蝕試驗中是免疫的。但是在硝酸試驗中這些鋼種也具有很高的腐蝕速度,可能是這些含鉬合金里生成顯微鏡下能檢驗出來或檢驗不出來的σ相溶解所引起的。高鉻含量的σ相溶解,可以增加這些鋼種的腐蝕速度。嚴顯微的。相,也可能在穩定級不銹鋼(例如 321不銹鋼347不銹鋼(gang) )中形成,在硝酸中也會引起嚴重的晶間腐蝕。


  4. 退火狀態的奧氏體不銹鋼在含有Cr3+、Ce3+、Mn7+、Fe3+等強氧化性陽離子的硝酸中,也會出現晶間腐蝕現象。這可能是由于晶粒之間存在偏析元素,例如磷、硅、硫等,形成了腐蝕的推動力而引起晶間腐蝕。高純不銹鋼很難引起晶間腐蝕,就有力地支持了這一偏析理論。



一、應用(yong)范圍(wei)和優缺點


  綜上所述,65%的沸騰硝酸試驗可以選擇性地腐蝕貧鉻區、碳化物、σ相、同時Cr6+的存在與雜質元素的偏析均會加速和引起晶間腐蝕,使腐蝕速度變得很大,所以硝酸試驗具有苛刻的試驗條件。這一方法適用于鍛造、鑄造產品和各類不銹鋼的焊接件,可以用來評定不銹鋼和鎳基合金交貨狀態的熱處理、檢驗添加穩定元素和降低含量在防止晶間腐蝕方面的效果。可以用這一方法檢驗304不銹鋼、304L 不銹鋼等鋼中的碳化物,檢驗316不銹鋼、316L不銹鋼、317不銹鋼、317L不銹鋼、321不銹鋼、347不銹鋼等鋼中的碳化物和σ相,可以檢驗所有不銹鋼中的端部晶粒腐蝕。


  這一方法的最大優點是可以利用最常見的重量損失評價產品的質量,是最好的定量評定方法。缺點是試驗周期長(可達240小時);硝酸的濃度對腐蝕速度有影響,例如與65%的硝酸相比,濃度增減1%,腐蝕率的增大與減少最高達10%;每次需要更換溶液,溶液的用量多,試劑昂貴;試驗過程中,Cr6+的積累,試驗溶液體積與試樣面積比值的改變,均能引起不同的腐蝕速度,例如當Cr6+量增加到0.004%時,不銹鋼的腐蝕速度就會顯著增加。因此,不同耐蝕性的鋼種在同一容器中試驗時,就會相互影響。又如1c㎡試樣的溶液為2mL和20mL其腐蝕速度就相差數倍,溶液量對試樣表面的制備、端部晶粒和組織變化均很敏感。



二、試樣的選取及制備(bei)


  焊接試(shi)(shi)樣(yang)從與產品(pin)鋼(gang)材相(xiang)同(tong)而且焊接工藝也相(xiang)同(tong)的試(shi)(shi)板上選(xuan)取,試(shi)(shi)樣(yang)尺寸及制備要求見表2-5,圖(tu)(tu)2-8、圖(tu)(tu)2-9、圖(tu)(tu)2-10、圖(tu)(tu)2-11。


表 5.jpg


表 4.jpg


圖 10.jpg



  試(shi)(shi)樣(yang)(yang)的(de)取(qu)樣(yang)(yang)方法(fa),原(yuan)則上(shang)用(yong)鋸切(qie)(qie)取(qu),如用(yong)剪切(qie)(qie)時(shi),應(ying)通過切(qie)(qie)削或(huo)研(yan)磨方法(fa)除(chu)去剪切(qie)(qie)的(de)影響部(bu)分。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)上(shang)有(you)氧化皮時(shi),要通過切(qie)(qie)削或(huo)研(yan)磨除(chu)掉。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)表面(mian)磨制(zhi)過程中應(ying)防止(zhi)表面(mian)過熱(re),加工后(hou)的(de)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)表面(mian)粗糙(cao)度Ra必(bi)須小于(yu)0.8μm。不能進行(xing)研(yan)磨的(de)試(shi)(shi)樣(yang)(yang),根據雙方協議也可以采用(yong)其他方法(fa)。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)表面(mian)的(de)氧化皮應(ying)在(zai)磨光前除(chu)掉。


  焊(han)接(jie)試樣一般以焊(han)后(hou)狀態進(jin)行(xing)試驗(yan)。對(dui)焊(han)后(hou)還要經過350℃以上熱加工的焊(han)接(jie)件(jian),試樣在焊(han)后(hou)還應進(jin)行(xing)敏(min)化處理,敏(min)化處理制(zhi)度在協(xie)議中另行(xing)規定。



三、試驗條件和(he)步驟


 1. 試(shi)驗(yan)溶(rong)液(ye):將硝(xiao)(xiao)酸(suan)(GB 626-78,高級純)用蒸餾(liu)水或(huo)去(qu)離子水配制成(65±0.2)%(重量百分比)硝(xiao)(xiao)酸(suan)溶(rong)液(ye)。


 2. 測量(liang)試樣(yang)尺寸計(ji)算(suan)試樣(yang)的表面積(取三位有效數字)。


 3. 試驗前后稱(cheng)重量(準確到1mg)。


 4. 試樣放人試驗溶液(ye)(ye)中,用玻(bo)璃支架使試樣保(bao)持在溶液(ye)(ye)中部。溶液(ye)(ye)量按試樣表面積計(ji)算,其量不少于20mL/c㎡.每周(zhou)期連續煮沸(fei)48h,試驗五個(ge)周(zhou)期,但(dan)根據雙方(fang)協議也可縮短為三個(ge)周(zhou)期。


 5. 每周期(qi)必須用(yong)新(xin)的試(shi)驗溶液(ye)。每一容器(qi)內只放一個試(shi)樣。


 6. 試驗后取(qu)出試樣,在流水中用軟刷子刷掉表面的腐蝕(shi)產物,洗(xi)凈,干燥(zao),稱重。


  焊接試(shi)樣發現刀(dao)狀腐蝕即為具有晶間腐蝕傾(qing)向,性質可疑時,可用金相(xiang)法判(pan)定。