1926年Hatfeild 曾采用硫酸(suan)(suan)-硫酸(suan)(suan)銅溶(rong)液試驗敏(min)(min)化(hua)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。后(hou)來Strauss等人做(zuo)了(le)改(gai)進(jin),最后(hou)發展成為(wei)一(yi)種常用的(de)(de)(de)檢驗奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)標準(zhun)試驗方法。不(bu)銹鋼在(zai)硫酸(suan)(suan)-硫酸(suan)(suan)銅試驗中的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電位(wei)(wei)在(zai)+0.3~+0.58V范圍內(相對于標準(zhun)氫電極)。在(zai)這一(yi)電位(wei)(wei)范圍內,晶(jing)(jing)(jing)粒(li)(18%Cr-10%Ni)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速度(du)(du)最小,為(wei)0.1μA/c㎡,而貧(pin)鉻(ge)(ge)區(10%Cr-10%Ni)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速度(du)(du)很大(da),為(wei)10μA/c㎡或更大(da)一(yi)些。如(ru)果敏(min)(min)化(hua)嚴(yan)重,例如(ru)鉻(ge)(ge)量(liang)為(wei)7.5%(重量(liang))時,貧(pin)鉻(ge)(ge)區將被腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速度(du)(du)大(da)于105μA/c㎡.這樣大(da)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速度(du)(du)差,將會引起嚴(yan)重的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。但(dan)是(shi)在(zai)這種腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質中,除了(le)表(biao)(biao)面(mian)上少數幾個晶(jing)(jing)(jing)粒(li)脫落(luo)外,一(yi)般不(bu)會產生晶(jing)(jing)(jing)粒(li)的(de)(de)(de)脫落(luo),腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)只局(ju)限在(zai)1μm級厚度(du)(du)的(de)(de)(de)貧(pin)鉻(ge)(ge)區進(jin)行。因此不(bu)像65%硝(xiao)酸(suan)(suan)試驗和(he)硫酸(suan)(suan)-硫酸(suan)(suan)鐵試驗那樣會引起明(ming)顯的(de)(de)(de)重量(liang)損失。但(dan)大(da)部分的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)因晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)變(bian)得(de)像沒有粘接的(de)(de)(de)磚砌(qi)結構一(yi)樣。因此,不(bu)能用重量(liang)法來判斷晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)敏(min)(min)感性。然而,電阻,機械性能卻(que)發生了(le)明(ming)顯的(de)(de)(de)改(gai)變(bian),故彎曲(qu)裂紋、電阻和(he)抗拉強度(du)(du)變(bian)化(hua)乃(nai)是(shi)這一(yi)試驗方法的(de)(de)(de)較好評判依(yi)據。
在(zai)硫酸-硫酸銅(tong)溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)是(shi)(shi)(shi)處(chu)在(zai)+0.3~+0.58V范圍(wei)的上限部分(如+0.58V處(chu))。但是(shi)(shi)(shi),把金屬(shu)銅(tong)屑或(huo)銅(tong)丸放(fang)入(ru)溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)并與試(shi)樣接(jie)觸時(shi)(shi)(shi),試(shi)樣的電(dian)(dian)位(wei)變得和(he)銅(tong)的電(dian)(dian)位(wei)相(xiang)同,為+0.3V(對標準氫電(dian)(dian)極)。也(ye)就是(shi)(shi)(shi)根據Cu2+、Cu+和(he)Cu的共(gong)存電(dian)(dian)位(wei),并在(zai)此電(dian)(dian)位(wei)下(xia)保持恒定(ding)。在(zai)這一(yi)電(dian)(dian)位(wei)下(xia),它可(ke)能在(zai)活化區內腐(fu)蝕(shi)(shi)。晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)的穿透速度很大,可(ke)以(yi)把試(shi)驗時(shi)(shi)(shi)間(jian)縮短到(dao)24小時(shi)(shi)(shi),甚(shen)至(zhi)有些鋼種(zhong)還(huan)經(jing)不起這樣長的浸蝕(shi)(shi),試(shi)驗時(shi)(shi)(shi)間(jian)還(huan)可(ke)以(yi)縮短到(dao)15小時(shi)(shi)(shi)。
一、應用范圍(wei)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、316L不銹鋼、317不銹鋼、317L不銹鋼(gang)、321不銹鋼、347不銹(xiu)鋼(gang)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(cun)及制(zhi)備(bei)
焊接(jie)試(shi)樣應(ying)從(cong)與產(chan)品鋼材相同(tong)而(er)且焊接(jie)工藝也相同(tong)的試(shi)板上選取(qu)。
試(shi)樣尺寸選(xuan)(xuan)取方(fang)法見表(biao) 2-4 ,焊接試(shi)樣、焊條試(shi)樣及堆焊焊條試(shi)樣的選(xuan)(xuan)取方(fang)法分(fen)別見圖2-8、圖2-9、圖2-10、圖2-11。
試樣用鋸(ju)切取(qu),如(ru)用剪切時,應(ying)通過切削(xue)或研(yan)磨方法除去剪切的影響部(bu)分。
試樣(yang)上有氧化皮時,要(yao)通過切削或研磨除(chu)掉。需要(yao)敏化處(chu)理的試樣(yang),應在敏化處(chu)理后行(xing)研磨。
試樣切取及表面研磨(mo)(mo)時(shi),應防止過熱,被試驗的試樣表面粗糙度Ra 必須小于0.8μm。不能進(jin)行研磨(mo)(mo)的試樣,根據雙方協議也可(ke)以(yi)采用其他方法處理。
焊接(jie)試樣直接(jie)以焊后(hou)(hou)狀態進行試驗(yan)。對(dui)焊后(hou)(hou)還(huan)要經(jing)過350℃以上熱加(jia)工的焊接(jie)件(jian),試樣焊后(hou)(hou)還(huan)應進行敏化(hua)處(chu)理(li),敏化(hua)處(chu)理(li)制度在(zai)協議中(zhong)另行規定。
三(san)、試驗條件和(he)步(bu)驟
1. 試(shi)驗(yan)溶液:將(jiang)100g硫酸(suan)銅(tong)(GB 665,分(fen)析(xi)純(chun))溶解于700mL蒸餾(liu)水或去離子水中(zhong)再加(jia)入100mL硫酸(suan)(GB 625,優級(ji)純(chun)),用蒸餾(liu)水或去離子水稀釋至1000mL,配制成硫硫酸(suan)銅(tong)溶液。
2. 試(shi)驗前將試(shi)樣(yang)用適當的溶劑(ji)或洗滌劑(ji)(非氯化物)去(qu)油并干燥。
3. 在燒(shao)瓶底部鋪一(yi)(yi)層銅屑(GB-466 純度不小于99.5%),然(ran)后放(fang)置試樣。保證每(mei)個試與銅屑接觸的情況下,同一(yi)(yi)燒(shao)瓶中允許放(fang)幾層同一(yi)(yi)鋼種(zhong)的試樣,但是,試樣之間要互不接觸。
4. 試(shi)驗溶液(ye)應高出(chu)最上層試(shi)樣20mm以(yi)上,每次試(shi)驗都(dou)應使(shi)用新的試(shi)驗溶液(ye)。注:仲裁(cai)試(shi)驗時,試(shi)驗溶液(ye)量按(an)試(shi)樣表面積計算,其量在8mL/c㎡以(yi)上。
5. 將燒瓶放在加(jia)熱裝(zhuang)置上,通(tong)以(yi)冷卻水,加(jia)熱試驗溶液,使(shi)之保持(chi)微(wei)沸狀態。試樣連續16小時。
6. 試驗后取(qu)出(chu)試樣,洗凈(jing),干燥,彎(wan)曲。
四、試驗結(jie)果評定
1. 壓力加工件(jian)和焊接(jie)(jie)件(jian)試樣彎(wan)(wan)曲(qu)角度(du)為180°,焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭沿熔合線(xian)進行(xing)彎(wan)(wan)曲(qu)。鑄鋼件(jian)彎(wan)(wan)曲(qu)角度(du)為90°。
2. 試樣彎曲用(yong)的壓(ya)頭(tou)直徑(jing),當試樣厚(hou)度(du)不大于1mm時,壓(ya)頭(tou)直徑(jing)為(wei)1mm;當試樣厚(hou)度(du)大于1mm時,壓(ya)頭(tou)直徑(jing)為(wei)5mm。
3. 彎(wan)曲后的(de)(de)試樣在10倍(bei)放大(da)鏡(jing)下觀察彎(wan)曲試樣外表(biao)面,有無因晶間(jian)腐(fu)蝕而(er)產(chan)生(sheng)的(de)(de)裂(lie)紋(wen),從(cong)試樣的(de)(de)彎(wan)曲部位棱(leng)角產(chan)生(sheng)的(de)(de)裂(lie)紋(wen),以及不伴有裂(lie)紋(wen)的(de)(de)滑移線,縐(zhou)紋(wen)和表(biao)面粗(cu)糙(cao)等都不能認為是晶間(jian)腐(fu)蝕而(er)產(chan)生(sheng)的(de)(de)裂(lie)紋(wen)。
4. 試樣(yang)不(bu)(bu)能(neng)進行彎曲(qu)評定或彎曲(qu)的(de)裂紋難以判定時,則(ze)采用金相法(fa)觀(guan)察(cha)(cha)。金相磨(mo)片(pian)經(jing)浸蝕后,在顯(xian)微鏡下觀(guan)察(cha)(cha)(150~500倍),晶(jing)間腐(fu)蝕深度(du)值(zhi)不(bu)(bu)得超過(guo)5μm。
五、試驗報告
1. 記錄試樣種類,熱處理制度等;
2. 記錄(lu)試樣彎(wan)曲角度及10倍放大鏡觀(guan)察后,晶間腐(fu)蝕傾向結(jie)果;
3. 如果用金相(xiang)法判定(ding)時,應記錄晶間腐蝕(shi)深度值。