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. 硝酸試(shi)驗是(shi)在(zai)氧化(hua)還原系統中進行(xing)的(de)浸蝕(shi)試(shi)驗。退(tui)火狀態的(de)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)這一溶液(ye)中的(de)腐蝕(shi)電位(wei)在(zai)1.00~1.20V(氫標(biao))的(de)范圍內(nei),并且隨著時間(jian)的(de)增(zeng)加而變得更(geng)正。在(zai)這一電位(wei)范圍內(nei),退(tui)火狀態奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)腐蝕(shi)速度是(shi)高(gao)的(de),至少為11.7mm/a(相應(ying)于電流密度為1mA/c㎡),而代表貧鉻區成分的(de)合金(jin)在(zai)1.00~1.20V整個電位(wei)范圍內(nei)則有更(geng)高(gao)的(de)腐蝕(shi)速度,這樣(yang)就產(chan)生了嚴(yan)重的(de)晶間(jian)腐蝕(shi)。
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(gang) 和 347不(bu)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(he)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(qu)及(ji)制(zhi)備
焊(han)接(jie)(jie)試(shi)樣(yang)從與(yu)產品鋼材相同而且焊(han)接(jie)(jie)工藝也相同的(de)試(shi)板上選取,試(shi)樣(yang)尺(chi)寸(cun)及制備要求見(jian)表2-5,圖(tu)2-8、圖(tu)2-9、圖(tu)2-10、圖(tu)2-11。



試(shi)樣(yang)的(de)取樣(yang)方(fang)法,原則上(shang)用鋸切取,如用剪切時,應通過切削(xue)或(huo)研磨(mo)方(fang)法除(chu)去剪切的(de)影響部(bu)分(fen)。試(shi)樣(yang)上(shang)有氧化皮時,要通過切削(xue)或(huo)研磨(mo)除(chu)掉。試(shi)樣(yang)表(biao)(biao)面(mian)磨(mo)制過程中應防(fang)止表(biao)(biao)面(mian)過熱(re),加工(gong)后的(de)試(shi)樣(yang)表(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度Ra必須小(xiao)于0.8μm。不能(neng)進行(xing)研磨(mo)的(de)試(shi)樣(yang),根據(ju)雙(shuang)方(fang)協議也可以采用其他方(fang)法。試(shi)樣(yang)表(biao)(biao)面(mian)的(de)氧化皮應在磨(mo)光前(qian)除(chu)掉。
焊接試樣一般(ban)以焊后狀態(tai)進(jin)(jin)行(xing)(xing)試驗(yan)。對焊后還要經過350℃以上熱加工的焊接件,試樣在焊后還應進(jin)(jin)行(xing)(xing)敏化處(chu)理,敏化處(chu)理制度(du)在協議中(zhong)另行(xing)(xing)規定。
三(san)、試驗條(tiao)件和步(bu)驟
1. 試驗溶(rong)液(ye):將硝酸(GB 626-78,高(gao)級(ji)純)用蒸餾水(shui)或去離子(zi)水(shui)配(pei)制(zhi)成(65±0.2)%(重量百分(fen)比)硝酸溶(rong)液(ye)。
2. 測量試樣尺寸計算試樣的表面積(取(qu)三(san)位(wei)有(you)效數字)。
3. 試驗前(qian)后稱重量(liang)(準確到(dao)1mg)。
4. 試(shi)樣放人試(shi)驗溶液中,用玻璃支(zhi)架使試(shi)樣保持在溶液中部。溶液量(liang)按試(shi)樣表面積計算,其量(liang)不少于(yu)20mL/c㎡.每周期連續煮沸48h,試(shi)驗五個周期,但根據雙方協議也可(ke)縮短為三個周期。
5. 每(mei)周期(qi)必須用新的試驗溶液。每(mei)一(yi)容器(qi)內只放一(yi)個(ge)試樣。
6. 試驗(yan)后取出試樣,在流水中用軟刷子刷掉(diao)表面的腐(fu)蝕產物(wu),洗凈,干燥,稱重。
焊(han)接試樣(yang)發現刀狀腐(fu)蝕(shi)即為具有(you)晶間腐(fu)蝕(shi)傾向(xiang),性質(zhi)可疑時,可用(yong)金相(xiang)法判定。

