1926年Hatfeild 曾采用硫(liu)酸-硫(liu)酸銅溶液試(shi)驗(yan)(yan)(yan)敏(min)(min)化(hua)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。后來(lai)Strauss等人(ren)做了改進(jin),最(zui)后發展成為(wei)一(yi)種常用的(de)(de)(de)(de)(de)檢驗(yan)(yan)(yan)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)標準(zhun)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法。不(bu)銹鋼(gang)(gang)在硫(liu)酸-硫(liu)酸銅試(shi)驗(yan)(yan)(yan)中的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位在+0.3~+0.58V范圍內(相對于標準(zhun)氫電(dian)(dian)極(ji))。在這一(yi)電(dian)(dian)位范圍內,晶(jing)(jing)粒(li)(18%Cr-10%Ni)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速度(du)(du)最(zui)小,為(wei)0.1μA/c㎡,而(er)貧鉻(ge)區(qu)(10%Cr-10%Ni)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速度(du)(du)很大,為(wei)10μA/c㎡或更大一(yi)些。如果敏(min)(min)化(hua)嚴重(zhong)(zhong),例如鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)為(wei)7.5%(重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang))時,貧鉻(ge)區(qu)將(jiang)被腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速度(du)(du)大于105μA/c㎡.這樣(yang)(yang)大的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速度(du)(du)差,將(jiang)會引起嚴重(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。但是(shi)在這種腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)介質中,除了表(biao)面上少(shao)數幾個(ge)晶(jing)(jing)粒(li)脫(tuo)落外,一(yi)般不(bu)會產生晶(jing)(jing)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)脫(tuo)落,腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)只局限在1μm級厚度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)貧鉻(ge)區(qu)進(jin)行。因(yin)此不(bu)像(xiang)65%硝酸試(shi)驗(yan)(yan)(yan)和硫(liu)酸-硫(liu)酸鐵試(shi)驗(yan)(yan)(yan)那(nei)樣(yang)(yang)會引起明顯的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)損失。但大部分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)粒(li)因(yin)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)變得像(xiang)沒有粘接(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)磚(zhuan)砌結構(gou)一(yi)樣(yang)(yang)。因(yin)此,不(bu)能(neng)用重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)(liang)法來(lai)判斷晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)敏(min)(min)感(gan)性。然而(er),電(dian)(dian)阻,機械性能(neng)卻(que)發生了明顯的(de)(de)(de)(de)(de)改變,故彎(wan)曲裂紋、電(dian)(dian)阻和抗拉(la)強度(du)(du)變化(hua)乃是(shi)這一(yi)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法的(de)(de)(de)(de)(de)較好評判依據。
在(zai)(zai)硫酸(suan)(suan)-硫酸(suan)(suan)銅(tong)(tong)溶(rong)(rong)液中(zhong)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位是(shi)處(chu)在(zai)(zai)+0.3~+0.58V范圍的(de)上限部(bu)分(如+0.58V處(chu))。但是(shi),把金屬銅(tong)(tong)屑或銅(tong)(tong)丸放入溶(rong)(rong)液中(zhong)并與試樣(yang)(yang)接觸時,試樣(yang)(yang)的(de)電(dian)位變(bian)得(de)和(he)銅(tong)(tong)的(de)電(dian)位相同(tong),為+0.3V(對標(biao)準(zhun)氫(qing)電(dian)極)。也就是(shi)根據Cu2+、Cu+和(he)Cu的(de)共存電(dian)位,并在(zai)(zai)此(ci)電(dian)位下保持恒定(ding)。在(zai)(zai)這一(yi)電(dian)位下,它可(ke)能在(zai)(zai)活化區內腐(fu)(fu)蝕(shi)。晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)穿透(tou)速度很(hen)大,可(ke)以(yi)把試驗時間縮短到24小時,甚至有些(xie)鋼種還經不起這樣(yang)(yang)長的(de)浸蝕(shi),試驗時間還可(ke)以(yi)縮短到15小時。
一(yi)、應用范圍和優(you)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(gang)、304L不銹鋼、316不銹鋼、316L不(bu)銹鋼、317不銹鋼、317L不銹鋼、321不(bu)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(cun)及(ji)制備(bei)
焊接試樣應從與產品鋼材相同(tong)(tong)而且焊接工藝(yi)也相同(tong)(tong)的(de)試板上選(xuan)取。
試樣尺寸選(xuan)取(qu)方(fang)法見表 2-4 ,焊(han)接試樣、焊(han)條(tiao)試樣及堆焊(han)焊(han)條(tiao)試樣的(de)選(xuan)取(qu)方(fang)法分別(bie)見圖(tu)2-8、圖(tu)2-9、圖(tu)2-10、圖(tu)2-11。
試樣用(yong)鋸切取,如用(yong)剪切時,應通過(guo)切削或研磨方(fang)法除去剪切的影響(xiang)部(bu)分。
試(shi)樣(yang)上有氧(yang)化(hua)皮時,要通過切削或研磨除掉。需要敏(min)化(hua)處理(li)的(de)試(shi)樣(yang),應在敏(min)化(hua)處理(li)后行研磨。
試(shi)樣(yang)(yang)切取及表面(mian)研磨時,應(ying)防止過熱,被試(shi)驗的(de)試(shi)樣(yang)(yang)表面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)Ra 必須(xu)小(xiao)于0.8μm。不能進行(xing)研磨的(de)試(shi)樣(yang)(yang),根據雙方協議也可(ke)以采用其他方法處理(li)。
焊(han)接(jie)(jie)試(shi)樣直接(jie)(jie)以焊(han)后(hou)狀態(tai)進行試(shi)驗。對焊(han)后(hou)還要(yao)經(jing)過350℃以上熱(re)加工的焊(han)接(jie)(jie)件(jian),試(shi)樣焊(han)后(hou)還應進行敏化處理(li)(li),敏化處理(li)(li)制度在協議中另行規定(ding)。
三(san)、試驗條件和步(bu)驟(zou)
1. 試(shi)驗溶液(ye):將100g硫(liu)酸銅(GB 665,分析(xi)純)溶解(jie)于(yu)700mL蒸(zheng)餾水或(huo)去離(li)子水中(zhong)再加入(ru)100mL硫(liu)酸(GB 625,優級純),用(yong)蒸(zheng)餾水或(huo)去離(li)子水稀釋至(zhi)1000mL,配制成硫(liu)硫(liu)酸銅溶液(ye)。
2. 試驗前將試樣(yang)用適當的溶劑或洗(xi)滌劑(非氯化物(wu))去油并(bing)干燥。
3. 在燒瓶底部鋪一(yi)層銅(tong)屑(GB-466 純度不小于99.5%),然后放置試(shi)樣。保證每(mei)個試(shi)與銅(tong)屑接觸(chu)的情況下,同一(yi)燒瓶中允許放幾層同一(yi)鋼種的試(shi)樣,但是,試(shi)樣之(zhi)間要互不接觸(chu)。
4. 試(shi)(shi)驗(yan)溶(rong)液(ye)應高出(chu)最(zui)上(shang)層試(shi)(shi)樣20mm以上(shang),每(mei)次試(shi)(shi)驗(yan)都(dou)應使用新的試(shi)(shi)驗(yan)溶(rong)液(ye)。注:仲裁試(shi)(shi)驗(yan)時,試(shi)(shi)驗(yan)溶(rong)液(ye)量按試(shi)(shi)樣表面積計算,其(qi)量在(zai)8mL/c㎡以上(shang)。
5. 將燒瓶放在(zai)加(jia)熱(re)裝置上,通以冷(leng)卻水,加(jia)熱(re)試(shi)驗溶液,使之保持微沸狀態。試(shi)樣(yang)連續16小時。
6. 試驗(yan)后取出試樣,洗(xi)凈,干燥,彎(wan)曲。
四、試驗結果評(ping)定
1. 壓(ya)力加工件和焊接件試樣彎曲角度(du)為(wei)180°,焊接接頭沿(yan)熔合(he)線進(jin)行(xing)彎曲。鑄(zhu)鋼件彎曲角度(du)為(wei)90°。
2. 試樣(yang)彎曲用的壓頭(tou)直徑(jing),當(dang)試樣(yang)厚度不大(da)(da)于1mm時(shi),壓頭(tou)直徑(jing)為(wei)1mm;當(dang)試樣(yang)厚度大(da)(da)于1mm時(shi),壓頭(tou)直徑(jing)為(wei)5mm。
3. 彎(wan)曲(qu)后的(de)(de)試樣在10倍放大鏡下觀察彎(wan)曲(qu)試樣外表(biao)面,有無因晶(jing)間腐蝕而產生的(de)(de)裂(lie)(lie)紋(wen),從試樣的(de)(de)彎(wan)曲(qu)部位(wei)棱角產生的(de)(de)裂(lie)(lie)紋(wen),以及(ji)不伴(ban)有裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)滑移線,縐(zhou)紋(wen)和表(biao)面粗糙等(deng)都(dou)不能認為是晶(jing)間腐蝕而產生的(de)(de)裂(lie)(lie)紋(wen)。
4. 試(shi)樣(yang)不能進行(xing)彎曲(qu)評定或彎曲(qu)的裂紋難以判定時,則采用金(jin)相法觀(guan)察。金(jin)相磨片經(jing)浸蝕(shi)(shi)后,在顯微鏡下觀(guan)察(150~500倍),晶間腐蝕(shi)(shi)深度值(zhi)不得超過5μm。
五、試驗(yan)報(bao)告
1. 記錄試樣種類,熱處理制度等;
2. 記(ji)錄試(shi)樣彎曲角度及10倍放大(da)鏡(jing)觀(guan)察后,晶間腐蝕傾向結果;
3. 如果用金相(xiang)法(fa)判定時,應記錄晶間腐蝕深度(du)值。