1926年Hatfeild 曾采用(yong)(yong)(yong)硫(liu)(liu)酸(suan)-硫(liu)(liu)酸(suan)銅(tong)溶液試驗敏(min)化(hua)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。后來Strauss等(deng)人做了改(gai)進,最(zui)后發展成為一(yi)種常用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)檢驗奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)標(biao)準試驗方法(fa)。不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼在(zai)硫(liu)(liu)酸(suan)-硫(liu)(liu)酸(suan)銅(tong)試驗中的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)位在(zai)+0.3~+0.58V范圍(wei)內(相對于(yu)標(biao)準氫電(dian)極)。在(zai)這一(yi)電(dian)位范圍(wei)內,晶(jing)粒(li)(18%Cr-10%Ni)表(biao)面的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)最(zui)小,為0.1μA/c㎡,而貧(pin)鉻區(10%Cr-10%Ni)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)很大(da)(da)(da),為10μA/c㎡或(huo)更(geng)大(da)(da)(da)一(yi)些。如果敏(min)化(hua)嚴(yan)重(zhong),例如鉻量(liang)(liang)為7.5%(重(zhong)量(liang)(liang))時,貧(pin)鉻區將(jiang)被腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)大(da)(da)(da)于(yu)105μA/c㎡.這樣大(da)(da)(da)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)差,將(jiang)會(hui)(hui)引起嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。但(dan)是在(zai)這種腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質中,除了表(biao)面上少數幾個(ge)晶(jing)粒(li)脫落外(wai),一(yi)般(ban)不會(hui)(hui)產生(sheng)晶(jing)粒(li)的(de)(de)脫落,腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)只局(ju)限在(zai)1μm級厚度(du)(du)的(de)(de)貧(pin)鉻區進行(xing)。因(yin)此(ci)(ci)不像65%硝酸(suan)試驗和硫(liu)(liu)酸(suan)-硫(liu)(liu)酸(suan)鐵試驗那樣會(hui)(hui)引起明(ming)顯(xian)的(de)(de)重(zhong)量(liang)(liang)損失。但(dan)大(da)(da)(da)部分的(de)(de)晶(jing)粒(li)因(yin)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)變得(de)像沒有粘接的(de)(de)磚砌結構(gou)一(yi)樣。因(yin)此(ci)(ci),不能用(yong)(yong)(yong)重(zhong)量(liang)(liang)法(fa)來判(pan)斷晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)敏(min)感性。然而,電(dian)阻,機械性能卻發生(sheng)了明(ming)顯(xian)的(de)(de)改(gai)變,故(gu)彎曲裂(lie)紋、電(dian)阻和抗拉強(qiang)度(du)(du)變化(hua)乃是這一(yi)試驗方法(fa)的(de)(de)較好評判(pan)依(yi)據。
在硫(liu)酸(suan)-硫(liu)酸(suan)銅(tong)溶(rong)液中腐蝕電位是(shi)(shi)處在+0.3~+0.58V范圍的(de)(de)上限部分(如+0.58V處)。但是(shi)(shi),把金屬銅(tong)屑或(huo)銅(tong)丸放入(ru)溶(rong)液中并與試(shi)樣接觸時(shi)(shi)(shi)(shi),試(shi)樣的(de)(de)電位變得和(he)(he)銅(tong)的(de)(de)電位相同,為+0.3V(對標(biao)準氫(qing)電極)。也就是(shi)(shi)根據Cu2+、Cu+和(he)(he)Cu的(de)(de)共(gong)存電位,并在此(ci)電位下(xia)保持恒定。在這一電位下(xia),它(ta)可能(neng)在活化區內腐蝕。晶間腐蝕的(de)(de)穿透速度很(hen)大,可以(yi)把試(shi)驗時(shi)(shi)(shi)(shi)間縮短到24小(xiao)時(shi)(shi)(shi)(shi),甚至有些鋼種還經不起這樣長的(de)(de)浸蝕,試(shi)驗時(shi)(shi)(shi)(shi)間還可以(yi)縮短到15小(xiao)時(shi)(shi)(shi)(shi)。
一(yi)、應用(yong)范圍和優缺點
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(bu)銹鋼、304L不銹鋼、316不銹鋼(gang)、316L不(bu)銹鋼、317不銹鋼、317L不銹鋼(gang)、321不銹鋼、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、試樣尺(chi)寸及(ji)制備
焊(han)接試樣應(ying)從與(yu)產(chan)品鋼材相(xiang)同而且焊(han)接工藝也(ye)相(xiang)同的試板(ban)上(shang)選(xuan)取。
試(shi)樣尺寸選取方(fang)法見(jian)(jian)表 2-4 ,焊接(jie)試(shi)樣、焊條試(shi)樣及堆焊焊條試(shi)樣的(de)選取方(fang)法分別(bie)見(jian)(jian)圖(tu)2-8、圖(tu)2-9、圖(tu)2-10、圖(tu)2-11。
試(shi)樣(yang)用(yong)鋸切取,如用(yong)剪(jian)切時,應通過切削或研磨方(fang)法除去(qu)剪(jian)切的(de)影響部分。
試樣上有氧化(hua)皮時(shi),要通過(guo)切削或研磨除掉。需要敏(min)化(hua)處理的試樣,應在敏(min)化(hua)處理后行研磨。
試(shi)樣切取及表(biao)面(mian)研(yan)(yan)磨時,應防止(zhi)過熱,被試(shi)驗的試(shi)樣表(biao)面(mian)粗糙度Ra 必(bi)須小于0.8μm。不(bu)能(neng)進行研(yan)(yan)磨的試(shi)樣,根據雙方(fang)協(xie)議也可以采用(yong)其他(ta)方(fang)法(fa)處(chu)理。
焊(han)接(jie)試樣(yang)直接(jie)以焊(han)后(hou)狀態進行(xing)(xing)試驗。對焊(han)后(hou)還要(yao)經過(guo)350℃以上(shang)熱加工的焊(han)接(jie)件,試樣(yang)焊(han)后(hou)還應(ying)進行(xing)(xing)敏(min)化處(chu)理,敏(min)化處(chu)理制度在協議中(zhong)另(ling)行(xing)(xing)規定(ding)。
三、試驗條(tiao)件(jian)和步(bu)驟
1. 試驗溶(rong)液:將100g硫酸(suan)銅(tong)(GB 665,分析純(chun))溶(rong)解于(yu)700mL蒸餾水或(huo)去(qu)離(li)子(zi)(zi)水中再加入100mL硫酸(suan)(GB 625,優級(ji)純(chun)),用蒸餾水或(huo)去(qu)離(li)子(zi)(zi)水稀釋至1000mL,配制成(cheng)硫硫酸(suan)銅(tong)溶(rong)液。
2. 試驗前將試樣(yang)用適當的溶劑或洗滌劑(非氯化物)去油(you)并干燥。
3. 在燒瓶(ping)底部鋪一層銅屑(xie)(GB-466 純度不小于99.5%),然后放置試樣(yang)。保證每個試與銅屑(xie)接觸(chu)(chu)的(de)情況下,同(tong)一燒瓶(ping)中允(yun)許放幾(ji)層同(tong)一鋼種的(de)試樣(yang),但是,試樣(yang)之間要互不接觸(chu)(chu)。
4. 試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)溶液應(ying)高出(chu)最上層試(shi)(shi)(shi)樣20mm以(yi)上,每次(ci)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)都(dou)應(ying)使用新的(de)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)溶液。注:仲裁試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)時,試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)溶液量按試(shi)(shi)(shi)樣表面積計算(suan),其量在8mL/c㎡以(yi)上。
5. 將燒瓶放在加(jia)熱裝置上,通以(yi)冷卻水(shui),加(jia)熱試驗溶液,使之保持(chi)微沸狀態。試樣連續(xu)16小時。
6. 試驗后取出(chu)試樣,洗凈,干燥,彎(wan)曲。
四、試(shi)驗結(jie)果評定
1. 壓力加工(gong)件和(he)焊(han)接(jie)件試樣彎(wan)曲角度(du)為180°,焊(han)接(jie)接(jie)頭沿熔合線進行彎(wan)曲。鑄鋼件彎(wan)曲角度(du)為90°。
2. 試(shi)(shi)樣(yang)彎(wan)曲(qu)用的壓(ya)頭直徑(jing),當(dang)試(shi)(shi)樣(yang)厚度不(bu)大于(yu)(yu)1mm時,壓(ya)頭直徑(jing)為(wei)1mm;當(dang)試(shi)(shi)樣(yang)厚度大于(yu)(yu)1mm時,壓(ya)頭直徑(jing)為(wei)5mm。
3. 彎(wan)曲后的(de)(de)(de)試(shi)樣(yang)在(zai)10倍放大鏡下(xia)觀察彎(wan)曲試(shi)樣(yang)外表面,有無因(yin)晶(jing)間(jian)腐蝕而產生的(de)(de)(de)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen),從試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)彎(wan)曲部位(wei)棱角產生的(de)(de)(de)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen),以(yi)及不伴有裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)滑移線(xian),縐(zhou)紋(wen)(wen)(wen)和表面粗糙等都不能認(ren)為(wei)是晶(jing)間(jian)腐蝕而產生的(de)(de)(de)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)。
4. 試樣(yang)不(bu)(bu)能進(jin)行彎曲(qu)評定或彎曲(qu)的裂紋難以判定時,則(ze)采用(yong)金(jin)相法觀察(cha)。金(jin)相磨片經浸蝕(shi)后(hou),在顯微鏡(jing)下觀察(cha)(150~500倍),晶間(jian)腐蝕(shi)深(shen)度值不(bu)(bu)得超過5μm。
五、試驗報告
1. 記錄(lu)試樣種類,熱處(chu)理(li)制度等;
2. 記錄試樣彎(wan)曲角度(du)及10倍放大鏡觀察后,晶間(jian)腐蝕傾向結果;
3. 如果用(yong)金相法判(pan)定時,應記錄晶間(jian)腐蝕深度值。