1926年Hatfeild 曾(ceng)采(cai)用硫(liu)(liu)酸(suan)-硫(liu)(liu)酸(suan)銅溶液試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)敏化(hua)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。后(hou)(hou)來(lai)Strauss等人(ren)做了(le)改進(jin),最后(hou)(hou)發展成為(wei)一(yi)(yi)(yi)種常用的(de)(de)(de)檢(jian)驗(yan)(yan)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)標準試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)。不(bu)銹鋼(gang)在硫(liu)(liu)酸(suan)-硫(liu)(liu)酸(suan)銅試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)中(zhong)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)位在+0.3~+0.58V范(fan)圍內(相對(dui)于標準氫電(dian)極)。在這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)(yi)電(dian)位范(fan)圍內,晶粒(li)(18%Cr-10%Ni)表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)度最小,為(wei)0.1μA/c㎡,而貧(pin)鉻(ge)區(10%Cr-10%Ni)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)度很大(da)(da)(da),為(wei)10μA/c㎡或更大(da)(da)(da)一(yi)(yi)(yi)些。如(ru)果敏化(hua)嚴(yan)重(zhong)(zhong),例如(ru)鉻(ge)量(liang)為(wei)7.5%(重(zhong)(zhong)量(liang))時,貧(pin)鉻(ge)區將(jiang)被腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)度大(da)(da)(da)于105μA/c㎡.這(zhe)(zhe)樣(yang)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)度差,將(jiang)會引(yin)起嚴(yan)重(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。但是在這(zhe)(zhe)種腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質中(zhong),除了(le)表面(mian)(mian)上少(shao)數幾個晶粒(li)脫(tuo)落外,一(yi)(yi)(yi)般不(bu)會產(chan)生晶粒(li)的(de)(de)(de)脫(tuo)落,腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)只局限在1μm級厚度的(de)(de)(de)貧(pin)鉻(ge)區進(jin)行。因(yin)(yin)此不(bu)像65%硝酸(suan)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)和(he)硫(liu)(liu)酸(suan)-硫(liu)(liu)酸(suan)鐵(tie)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)那樣(yang)會引(yin)起明(ming)顯的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)量(liang)損失。但大(da)(da)(da)部分的(de)(de)(de)晶粒(li)因(yin)(yin)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)變得(de)像沒有粘接(jie)的(de)(de)(de)磚(zhuan)砌結(jie)構一(yi)(yi)(yi)樣(yang)。因(yin)(yin)此,不(bu)能(neng)用重(zhong)(zhong)量(liang)法(fa)來(lai)判斷晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)敏感性(xing)。然而,電(dian)阻,機械(xie)性(xing)能(neng)卻發生了(le)明(ming)顯的(de)(de)(de)改變,故(gu)彎曲裂(lie)紋(wen)、電(dian)阻和(he)抗拉強度變化(hua)乃是這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)(yi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)的(de)(de)(de)較好評判依據。
在(zai)硫酸-硫酸銅(tong)溶液(ye)中(zhong)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位是處(chu)在(zai)+0.3~+0.58V范圍的(de)(de)上限部分(如+0.58V處(chu))。但是,把金(jin)屬銅(tong)屑或銅(tong)丸放(fang)入溶液(ye)中(zhong)并與試樣(yang)接觸時(shi),試樣(yang)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位變得和銅(tong)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)位相同,為(wei)+0.3V(對標準氫(qing)電(dian)(dian)(dian)極)。也就是根據Cu2+、Cu+和Cu的(de)(de)共存(cun)電(dian)(dian)(dian)位,并在(zai)此電(dian)(dian)(dian)位下保持恒定。在(zai)這(zhe)一電(dian)(dian)(dian)位下,它可能在(zai)活化區(qu)內腐(fu)(fu)蝕(shi)。晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)穿透速(su)度(du)很(hen)大(da),可以把試驗時(shi)間(jian)縮(suo)(suo)短(duan)到(dao)24小時(shi),甚(shen)至有些鋼(gang)種還經(jing)不起(qi)這(zhe)樣(yang)長的(de)(de)浸蝕(shi),試驗時(shi)間(jian)還可以縮(suo)(suo)短(duan)到(dao)15小時(shi)。
一、應用范圍和(he)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不銹鋼、316不銹鋼、316L不銹鋼(gang)、317不銹鋼、317L不銹鋼(gang)、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、試樣尺(chi)寸及制(zhi)備
焊(han)接試(shi)樣應從與(yu)產品鋼材相(xiang)同而且焊(han)接工藝也相(xiang)同的試(shi)板上選取。
試(shi)(shi)樣(yang)(yang)尺(chi)寸選(xuan)取(qu)方法見(jian)(jian)表 2-4 ,焊(han)接試(shi)(shi)樣(yang)(yang)、焊(han)條試(shi)(shi)樣(yang)(yang)及堆焊(han)焊(han)條試(shi)(shi)樣(yang)(yang)的選(xuan)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。
試(shi)樣用(yong)鋸切(qie)取(qu),如用(yong)剪(jian)切(qie)時,應通過切(qie)削或研磨方法除去剪(jian)切(qie)的影響部分。
試(shi)樣(yang)上有氧化皮時(shi),要通過切削(xue)或研磨(mo)除(chu)掉(diao)。需要敏化處理的試(shi)樣(yang),應在敏化處理后行研磨(mo)。
試(shi)(shi)樣切(qie)取及(ji)表(biao)面(mian)研(yan)磨時,應防止過熱,被試(shi)(shi)驗的試(shi)(shi)樣表(biao)面(mian)粗糙(cao)度Ra 必須小于0.8μm。不能進行研(yan)磨的試(shi)(shi)樣,根據雙方協議也(ye)可以采用其他方法處(chu)理。
焊(han)(han)接試樣(yang)直接以焊(han)(han)后狀態進行(xing)試驗(yan)。對焊(han)(han)后還要經過(guo)350℃以上(shang)熱加(jia)工的焊(han)(han)接件,試樣(yang)焊(han)(han)后還應進行(xing)敏化(hua)(hua)處(chu)理,敏化(hua)(hua)處(chu)理制度在協議中另行(xing)規定。
三、試驗(yan)條件和步(bu)驟
1. 試驗溶液:將100g硫(liu)酸(suan)銅(GB 665,分析純)溶解于(yu)700mL蒸餾(liu)水(shui)(shui)或(huo)(huo)去離子水(shui)(shui)中再加入100mL硫(liu)酸(suan)(GB 625,優(you)級(ji)純),用蒸餾(liu)水(shui)(shui)或(huo)(huo)去離子水(shui)(shui)稀釋至(zhi)1000mL,配(pei)制成硫(liu)硫(liu)酸(suan)銅溶液。
2. 試(shi)(shi)驗前將試(shi)(shi)樣(yang)用適當的溶(rong)劑或(huo)洗(xi)滌劑(非氯化物)去油并干(gan)燥。
3. 在燒瓶底(di)部鋪一(yi)層銅(tong)屑(GB-466 純度不(bu)小于99.5%),然后放置試(shi)樣。保證每個試(shi)與銅(tong)屑接觸的情況下,同一(yi)燒瓶中允(yun)許(xu)放幾層同一(yi)鋼種的試(shi)樣,但是,試(shi)樣之間(jian)要互不(bu)接觸。
4. 試(shi)驗溶液(ye)應(ying)高出最上層(ceng)試(shi)樣(yang)(yang)20mm以上,每(mei)次(ci)試(shi)驗都應(ying)使用(yong)新的試(shi)驗溶液(ye)。注:仲裁(cai)試(shi)驗時,試(shi)驗溶液(ye)量按試(shi)樣(yang)(yang)表面積計算(suan),其量在(zai)8mL/c㎡以上。
5. 將燒瓶放在加熱(re)裝置上,通以冷卻水,加熱(re)試(shi)驗溶液,使之保持(chi)微沸(fei)狀態(tai)。試(shi)樣連續16小(xiao)時(shi)。
6. 試驗后取出試樣,洗凈,干燥,彎曲。
四、試驗結(jie)果評定
1. 壓力加工件(jian)(jian)和焊接件(jian)(jian)試樣彎曲(qu)(qu)角度為180°,焊接接頭沿熔合線進行(xing)彎曲(qu)(qu)。鑄(zhu)鋼件(jian)(jian)彎曲(qu)(qu)角度為90°。
2. 試樣(yang)彎(wan)曲(qu)用的壓頭(tou)直徑(jing)(jing),當試樣(yang)厚度(du)不大于1mm時(shi),壓頭(tou)直徑(jing)(jing)為1mm;當試樣(yang)厚度(du)大于1mm時(shi),壓頭(tou)直徑(jing)(jing)為5mm。
3. 彎(wan)曲后的試樣(yang)(yang)(yang)在10倍放大(da)鏡下觀察彎(wan)曲試樣(yang)(yang)(yang)外表(biao)面(mian),有(you)無因(yin)晶間腐蝕而產(chan)生的裂紋(wen),從試樣(yang)(yang)(yang)的彎(wan)曲部位棱角產(chan)生的裂紋(wen),以及不伴有(you)裂紋(wen)的滑移(yi)線,縐紋(wen)和表(biao)面(mian)粗糙等都(dou)不能(neng)認(ren)為是晶間腐蝕而產(chan)生的裂紋(wen)。
4. 試(shi)樣(yang)不能進行彎曲評定或彎曲的裂紋難(nan)以(yi)判定時,則采用金相法(fa)觀察。金相磨片經浸蝕后,在顯(xian)微(wei)鏡下(xia)觀察(150~500倍),晶(jing)間腐蝕深度值不得超過5μm。
五、試驗報告
1. 記(ji)錄試(shi)樣種(zhong)類(lei),熱(re)處理制度等(deng);
2. 記錄試樣彎曲角度及10倍放大鏡(jing)觀(guan)察(cha)后,晶間腐蝕傾(qing)向結果;
3. 如果用金相法判定時,應記錄晶間腐蝕深度值(zhi)。