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. 硝酸(suan)試驗是在(zai)氧化還原系統(tong)中(zhong)(zhong)進行的(de)(de)浸蝕試驗。退(tui)火(huo)狀態的(de)(de)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼在(zai)這(zhe)一溶液(ye)中(zhong)(zhong)的(de)(de)腐蝕電(dian)位在(zai)1.00~1.20V(氫標)的(de)(de)范(fan)圍內,并(bing)且隨(sui)著時間(jian)的(de)(de)增加(jia)而變得更正。在(zai)這(zhe)一電(dian)位范(fan)圍內,退(tui)火(huo)狀態奧(ao)氏體不(bu)銹鋼的(de)(de)腐蝕速度是高的(de)(de),至少為(wei)11.7mm/a(相應于(yu)電(dian)流密度為(wei)1mA/c㎡),而代表貧(pin)鉻區成(cheng)分的(de)(de)合金在(zai)1.00~1.20V整個電(dian)位范(fan)圍內則有(you)更高的(de)(de)腐蝕速度,這(zhe)樣就產生(sheng)了嚴重的(de)(de)晶間(jian)腐蝕。
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不銹鋼(gang)和 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 和 347不銹鋼 )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、應用范圍和優(you)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
焊(han)接(jie)試樣從(cong)與(yu)產品鋼材相(xiang)(xiang)同而且(qie)焊(han)接(jie)工藝也(ye)相(xiang)(xiang)同的試板上選(xuan)取,試樣尺寸及制備要求見表2-5,圖2-8、圖2-9、圖2-10、圖2-11。



試樣(yang)(yang)的取(qu)樣(yang)(yang)方法,原則上用(yong)(yong)鋸切(qie)取(qu),如(ru)用(yong)(yong)剪切(qie)時,應通過切(qie)削或研(yan)(yan)磨(mo)(mo)方法除去(qu)剪切(qie)的影響部分。試樣(yang)(yang)上有氧(yang)化皮時,要通過切(qie)削或研(yan)(yan)磨(mo)(mo)除掉。試樣(yang)(yang)表面(mian)磨(mo)(mo)制過程中(zhong)應防(fang)止表面(mian)過熱,加(jia)工后的試樣(yang)(yang)表面(mian)粗糙度(du)Ra必須小于0.8μm。不能進行研(yan)(yan)磨(mo)(mo)的試樣(yang)(yang),根據(ju)雙方協(xie)議也可以采用(yong)(yong)其他方法。試樣(yang)(yang)表面(mian)的氧(yang)化皮應在(zai)磨(mo)(mo)光前(qian)除掉。
焊(han)接試樣一般(ban)以焊(han)后狀態進(jin)行(xing)試驗。對焊(han)后還(huan)要經過350℃以上熱加工的焊(han)接件(jian),試樣在(zai)焊(han)后還(huan)應進(jin)行(xing)敏(min)化(hua)處理,敏(min)化(hua)處理制度(du)在(zai)協議中另行(xing)規(gui)定。
三、試(shi)驗條(tiao)件和步驟
1. 試驗(yan)溶液:將硝酸(GB 626-78,高級純)用蒸餾水(shui)或去(qu)離子水(shui)配制成(65±0.2)%(重量百分比)硝酸溶液。
2. 測量試(shi)樣尺寸計(ji)算試(shi)樣的表面(mian)積(取三位有效數字)。
3. 試驗(yan)前后稱重量(準確到1mg)。
4. 試(shi)樣放人試(shi)驗溶(rong)液中,用玻璃支(zhi)架使試(shi)樣保持在溶(rong)液中部。溶(rong)液量(liang)按試(shi)樣表面積(ji)計(ji)算,其量(liang)不少于(yu)20mL/c㎡.每周(zhou)期(qi)(qi)連續煮沸48h,試(shi)驗五個周(zhou)期(qi)(qi),但根據雙方(fang)協議(yi)也(ye)可縮短為三個周(zhou)期(qi)(qi)。
5. 每周期必須用新的試(shi)驗溶液。每一容器(qi)內(nei)只放(fang)一個試(shi)樣。
6. 試驗后(hou)取出試樣,在流水中用軟刷子刷掉表面(mian)的腐蝕產物,洗(xi)凈(jing),干燥,稱(cheng)重。
焊接試樣發現刀狀腐(fu)蝕即為具有晶(jing)間腐(fu)蝕傾向(xiang),性質可(ke)疑時,可(ke)用金相法判定(ding)。

