铁路车辆用高Cr耐蚀钢的组织和性能

利用热轧实验研究了高Cr耐蚀钢的显微组织和力学性能,并利用周期浸润腐蚀实验研究了其在模拟工业大气环境下的腐蚀演化及电化学腐蚀行为。结果表明:高耐蚀钢的显微组织主要为铁素体+贝氏体,屈服强度为460 MPa,抗拉强度为678 MPa,伸长率为24%;高耐蚀钢具有优异的抗腐蚀性能,相对腐蚀速率为27%;实验钢的腐蚀产物均为α-Fe OOH、γ-Fe OOH和Fe3O4的混合物,但相对含量不同;Cr元素富集于锈层裂纹、孔洞中,有利于致密均匀锈层的形成,阻挡腐蚀介质;高耐蚀钢的自腐蚀电位随腐蚀时间增加而提高,自腐蚀电流密度下降,而Q345B钢由于锈层疏松,自腐蚀电位及电流均呈相反的趋势。     

桥梁耐候钢在含Cl~-离子环境中的腐蚀行为

选择3种Ni含量为3.5%的桥梁钢,采用干湿周浸加速腐蚀实验模拟海洋大气环境下桥梁钢的耐腐蚀性能变化,并利用金相显微镜、XRD和SEM等分析了不同Mn和Cu含量桥梁耐候钢组织以及其腐蚀不同时间的腐蚀形貌和锈层特征.结果表明:桥梁耐候钢的组织由准多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体组成;随着Mn含量的增加,钢的耐蚀性能增加;Ni和Mn在锈层中均匀分布,Cu在锈层的缝隙或孔洞等缺陷处富集.锈层主要由Fe_3O_4,γFeOOH和α-FeOOH组成,腐蚀不同时间后的试样锈层组成相有所不同;γ-FeOOH和α-FeOOH与钢的腐蚀速率密切相关;增加Mn含量可以促进γ-FeOOH和α-FeOOH的生成,同时抑制γFeOOH和αFeOOH的晶粒长大.     

耐候钢表面锈层稳定化处理技术研究

目的解决耐候钢裸露使用初期锈液流失导致污染环境的问题。方法制备了耐候钢表面锈层稳定化处理溶液。通过周期浸润循环腐蚀试验、锈层微观分析和电化学测试等方法,研究了在模拟工业大气环境下,表面处理溶液对耐候钢锈层结构及耐腐蚀性能的影响。结果表面处理后,耐候钢的开路电位由处理前的-0.395 V降低到-0.475 V,表面快速生成一层连续致密的氧化层。加速腐蚀16 d后,耐候钢的腐蚀速率由未处理时的0.209 mg/(cm^2·d)降低到表面处理后的0.106 mg/(cm^2·d),降低了约49%;锈层的自腐蚀电位由未处理的-0.216 V提高到处理后的-0.073 V,提高了约66%,自腐蚀电流密度由未处理时的7.41μA/cm^2降低到1.58μA/cm^2,降低了约79%。随着腐蚀时间从1 d延长至16 d,处理后的耐候钢锈层中α-FeOOH的质量分数由2.96%增加到4.46%,增加了51%,γ-FeOOH的质量分数由2.06%降低到1.65%。表面处理后的耐候钢锈层中,Cu和Cr元素在锈层与基体结合处和锈层内部发生富集。结论处理溶液降低了耐候钢表面的开路电位,可使耐候钢快速生成致密且连续的锈层,锈层中Cu、Cr元素富集促进了γ-FeOOH向α-FeOOH的转化,提高了锈层电化学保护性能,降低了后期腐蚀速率,缩短了稳定化进程。     

含Cr调质态桥梁用钢的腐蚀行为研究

研究了不同Cr含量调质态桥梁用钢的显微组织、电化学性能和液-气界面半浸泡腐蚀性能。结果表明,不同Cr含量桥梁用钢的基体组织都为回火索氏体,但是1.1Cr和2.0Cr桥梁用钢中铁素体仍然保持着淬火马氏体的板条状形态,且碳化物相对更加细小和弥散;随着Cr含量的提高,桥梁用钢的腐蚀电位发生了正向移动,而腐蚀电流密度逐渐减小,极化电阻不断增大,桥梁用钢的耐腐蚀性从高至低为:2.0Cr桥梁用钢1.1Cr桥梁用钢0.5Cr桥梁用钢;随着Cr含量的提高,桥梁用钢的表面腐蚀程度逐渐减轻,年腐蚀速率呈逐渐降低的趋势;液-气界面上区域的腐蚀产物层厚度大于液-气界面下区域,且液-气界面上区域的Cr元素富集在外锈层区,而液-气界面下区域的Cr元素富集在内锈层区。     

合金元素对耐候熔敷金属力学及耐蚀性能的影响

采用周浸加速腐蚀试验,模拟工业大气腐蚀环境,通过组织分析、锈层微观成分及形貌分析、电化学分析等手段,研究了Ni,Cr,Cu元素对耐候熔敷金属耐蚀性能及力学性能的影响规律. 结果表明,Ni元素有利于增加组织中针状铁素体含量,提高熔敷金属−40 ℃冲击韧性,Cr元素增加,熔敷金属−40 ℃冲击韧性降低. 合金元素有利于提高腐蚀锈层中的α-FeOOH的含量,增加锈层致密度,提高锈层阻抗,降低自腐蚀电流密度. Cu元素有利于提高熔敷金属腐蚀初期和后期的耐蚀性能;腐蚀初期,Cr元素提高耐蚀性能的作用不如Cu和Ni,但是腐蚀后期Cr提高锈层耐蚀性能的作用明显.     

耐候钢锈层的稳定化处理及锈层的生长机制EI北大核心CSCD

开发一种新型耐候钢表面锈层稳定化处理剂,促进锈层的快速生长和稳定。以Q420NH耐候钢为基材,水性丙烯酸树脂为成膜物,加入两类添加剂——稳定剂(钼酸钠、磷酸钾、硝酸钠)和羟基氧化铁,制备出稳定化处理剂,涂刷于耐候钢的表面,在盐雾环境中研究锈层的生成过程。结果表明,水性丙烯酸树脂具有一定的氧气和水渗透性,适合作为稳定化处理的成膜物。在90 d的盐雾试验中,锈层厚度随盐雾时间的增长而不断增加,并且稳定化处理后试样的锈层厚度大于裸钢的锈层厚度。XRD结果显示,稳定化处理不改变耐候钢锈层的成分,Q420NH裸钢和稳定化处理的耐候钢的锈层均主要由Fe_(3)O_(4)、γ-FeOOH、α-FeOOH、β-FeOOH组成。SEM和截面Raman光谱结果表明,稳定化处理的试样锈层中保护性的α-FeOOH相分布更加广泛。EDS结果证明Cr、Cu合金元素在锈层中富集,电化学阻抗谱说明稳定化处理后的试样具有更佳的耐腐蚀性能。稳定化处理技术促进了耐候钢表面保护性锈层的生长,缩短了稳定化进程,提高了锈层的保护性能。     

一种超低碳耐候钢的组织和性能研究

试制了一种450MPa级超低碳高强度耐候钢(ULCW),通过力学性能检测、加速腐蚀实验、金相组织观察、透射电镜观察和锈层交流阻抗特征分析研究了实验钢的组织、力学性能及耐腐蚀性能,并与商业CortenB钢的腐蚀性能进行了对比分析。结果表明:超低碳高强度耐候钢具有良好的强韧匹配;耐腐蚀性能明显优于CortenB钢;与CortenB钢相比较,超低碳耐候钢的锈层腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度减小,锈层的阳极溶解反应受到阻碍,提高了钢的耐腐蚀性。     

一种超低碳耐候钢的组织和性能研究

试制了一种450MPa级超低碳高强度耐候钢(ULCW),通过力学性能检测、加速腐蚀实验、金相组织观察、透射电镜观察和锈层交流阻抗特征分析研究了实验钢的组织、力学性能及耐腐蚀性能,并与商业CortenB钢的腐蚀性能进行了对比分析。结果表明:超低碳高强度耐候钢具有良好的强韧匹配;耐腐蚀性能明显优于CortenB钢;与CortenB钢相比较,超低碳耐候钢的锈层腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度减小,锈层的阳极溶解反应受到阻碍,提高了钢的耐腐蚀性。     

铬含量对薄壁高强度桩管钢腐蚀性能的影响

采用电化学性能测试、半浸泡试验及SEM、EDS分析研究了铬含量对薄壁高强度桩管钢耐腐蚀性能的影响。结果表明,试样在3.5%盐溶液中一直处于活化状态;随着铬含量增加,薄壁高强度桩管钢试样自腐蚀电位相差不大,但腐蚀电流密度降低,电荷转移电阻增大;试样在盐溶液-大气界面处腐蚀最为剧烈。随着铬含量的增加,钢的耐蚀性不断提高,当铬质量分数为2%时,试样耐蚀性最好,年腐蚀速率为0.023 4mm/a。铬元素在锈层中出现富集现象,但在液-气界面区和浸泡区表现出不同的特征:铬元素在浸泡区富集于与基体接触的内锈层区,而在液-气界面区富集于远离基体的外锈层区。     

Ni对耐候钢在模拟海洋大气环境下耐蚀性的影响

通过周期浸润加速腐蚀实验,研究了不同Ni含量的耐候钢在模拟海洋大气环境下的腐蚀规律.采用失重法评价耐候钢的耐蚀性,并利用扫描电镜 (SEM),X射线衍射(XRD) 和电化学方法对耐候钢表面生成的锈层进行了分析.结果表明,随着Ni含量的增加实验钢的耐蚀性逐渐增加,当Ni含量超过3%(质量分数) 其耐蚀性较对比钢提高了两倍;Ni的存在能够提高实验钢的自腐蚀电位,并促进保护性腐蚀产物α-FeOOH的形成;电化学阻抗测试结果表明,实验钢中Ni含量越多,实验钢的电阻越大,锈层的保护性越好.     

Cu,P,Cr 和 Ni 对低碳钢耐蚀性的影响简

选择Cu-P-Cr-Ni钢、Cu-P-Cr钢和Q235碳钢,在0.01 mol/L的NaHSO3溶液中进行周期浸润、阻抗谱和极化曲线实验,研究了Cu-P-Cr-Ni系合金钢相比Q235碳钢在模拟工业大气(SO2)环境下的耐腐蚀性能;利用SEM,EPMA面扫描和XRD分析腐蚀锈层的形貌、组成及Cu,Cr和Ni的元素分布情况。结果表明:Cu-P-Cr-Ni系钢的腐蚀诱发敏感性最低,其次为Cu-P-Cr钢,腐蚀速率分别为Q235碳钢的59.5%和52.8%;锈层分为内、外两层,致密的内锈层明显发生Cu的颗粒状、Cr的团聚状富集,外锈层主要有Cr的富集,Ni富集不明显。Cu和Cr等的富集可形成致密的内锈层,提高低碳钢的耐蚀性。     

TRIP钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电化学行为

用盐雾加速和极化曲线试验方法研究了TRIP钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电化学行为。结果表明:两种试样盐雾加速试验后表面均有大面积腐蚀产物出现,且极化曲线均活化。未添加合金元素(A钢)的腐蚀率远高于添加合金元素的(B钢);B钢较A钢的自腐蚀电位明显升高,其腐蚀电流密度下降;B钢表面锈层较为致密,而A钢锈层则相对较为疏松。B钢获得了相对较好的耐蚀效果,主要原因是由于Al、Cu、Cr、Mo、Ni等合金元素在锈层以及锈层与基体的界面中富集,改变了TRIP钢电化学性质所致。     

表面涂层改性技术在提高耐候钢抗海洋性大气腐蚀中的应用

表面涂层改性处理的耐候钢挂片在2年的海洋性大气环境下暴晒,其腐蚀率是原耐候钢挂片腐蚀率的1／6。采用偏光、红外吸收、X射线衍射及EPAM对挂片锈层结构和组成进行了分析,发现碳钢、耐候钢表面锈层主要由γ-FeOOH、α-FeOOH及Fe3O4组成。α-FeOOH趋向在钢铁表面分布。改性涂层处理可以加速耐候钢表面生成保护性致密锈层,该锈层中富集有大量Cr,而碳钢挂片、裸露耐候钢挂片、涂层耐候钢挂片表面疏松锈层中没有Cr的富集。     

建筑用耐候钢在含Cl-环境中的腐蚀行为研究

研究了桥梁建筑用耐候钢在含Cl-环境下表面锈层的腐蚀行为。结果表明,耐候钢组织由粒状贝氏体、针状铁素体以及准多边形铁素体组成。材料中的微量合金元素Mn可以降低腐蚀后期晶粒尺寸,促进α-FeOOH和γ-FeOOH相形成,提高材料表面锈层致密度。而Cu主要富集在锈层孔洞和缝隙处,能够改善表面锈层质量,提高耐候钢的抗腐蚀性。     

建筑用耐候钢在含Cl-环境中的腐蚀行为研究

研究了桥梁建筑用耐候钢在含Cl-环境下表面锈层的腐蚀行为。结果表明,耐候钢组织由粒状贝氏体、针状铁素体以及准多边形铁素体组成。材料中的微量合金元素Mn可以降低腐蚀后期晶粒尺寸,促进α-FeOOH和γ-FeOOH相形成,提高材料表面锈层致密度。而Cu主要富集在锈层孔洞和缝隙处,能够改善表面锈层质量,提高耐候钢的抗腐蚀性。     

Q500qENH特厚桥梁钢板及其焊接接头的耐腐蚀性能

采用周期浸泡腐蚀试验技术,结合电子探针以及XRD物相分析等手段,研究了桥梁钢Q500qENH及其焊缝和普通Q345B钢在模拟工业大气环境中(0.01 mol/L NaHSO3水溶液)的耐腐蚀性能。结果表明,桥梁钢内外锈层分明,锈层较致密,且在内锈层中检测到Cr有明显富集,其年腐蚀速率也相对较低。Q345B钢的锈层疏松,内外锈层没有明显分界。桥梁钢锈层都是由α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe3O4组成的。桥梁钢中物相α-FeOOH含量较多,Cr分布于内锈层的裂纹处,使内锈层更加致密。     

高强度管桩钢的组织与耐蚀性研究

研究了不同Cr含量的控轧控冷态管桩钢的显微组织、力学性能、电化学腐蚀性能和半浸泡腐蚀性能;分析了Cr元素的作用机理。结果表明,0.5Cr管桩钢的金相组织为多边形多铁素和少量珠光体,1.0Cr管桩钢的金相组织为不规则铁素体和少量粒状贝氏体,1.5Cr管桩钢的金相组织为铁素体、贝氏体和少量M-A岛;随着Cr含量的增加,管桩钢的屈强强度、抗拉强度和屈强比逐渐增加,而断后伸长率逐渐降低;随着Cr含量的增加,管桩钢的耐点腐蚀性能逐渐增加,腐蚀特征从点蚀逐渐向均匀腐蚀转变,管桩钢的最大点蚀深度逐渐降低;随着Cr含量的增加,管桩钢的腐蚀电位不断正移的同时,腐蚀电流密度逐渐减小,1.5Cr管桩钢具有最佳的耐腐蚀性。     

热处理对Q500qD桥梁钢组织和性能的影响

采用OM、SEM、XRD、拉伸性能测试、电化学测试等方法,研究了不同热处理工艺对Q500qD钢组织结构和性能的影响。结果表明:热轧态、退火态和正火态的Q500qD钢组织均由铁素体和珠光体组成。热轧态Q500qD钢晶粒最大,正火态晶粒最细小。热轧态试样强度最低;正火态试样强度最高,抗拉强度和屈服强度分别达到了599MPa和386MPa。不同热处理的Q500qD钢的耐腐蚀性能的从高到低顺序为:热轧态退火态正火态。热轧态Q500qD钢试样锈层主要组成为α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH及Fe3O4。     

船板钢耐海洋大气腐蚀性能研究

采用周浸加速腐蚀试验技术,结合电子探针以及XRD物相定量分析等手段对比研究了船板钢F690、F460和普通Q235B C-Mn钢在模拟海洋大气环境中(3.5wt%NaCl水溶液)的耐腐蚀性能。结果表明,F690钢形成的锈层表面平整,除锈后未发现明显的点蚀坑存在,内外锈层分明,锈层较致密,且在内锈层中检测到Cr和Mo的明显富集,其年腐蚀速率也相对较低。F460钢锈层中也观测到少量的Cr元素的富集。Q235B的锈层疏松,内外锈层没有明显分界。船板钢锈层都是由α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH和Fe3O4组成的。F690钢中物相α-CrxFe1-xOOH含量较多,Mo分布于内锈层的裂纹处,使内锈层更加致密。     

新型Cu-Mo耐候钢在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为

通过干、湿交替周期浸润实验、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、场发射电子探针(FE-EPMA)、X射线衍射(XRD)、Raman光谱以及电化学测试等技术，研究了新型Cu-Mo试验钢在模拟海洋大气中的长期腐蚀行为。结果表明，新型Cu-Mo试验钢的腐蚀过程可分为加速和减速两个阶段。腐蚀前期，以多边形铁素体和少量片层状珠光体为主的新型Cu-Mo试验钢的耐蚀性劣于以贝氏体-铁素体为主的含Cr耐候钢；长期腐蚀后期，新型Cu-Mo试验钢中Cu、Mo的富集和α-FeOOH的增加增强了锈层的防护性，使新型Cu-Mo试验钢的腐蚀速率大大降低，耐候性反而优于含Cr耐候钢。