毕业论文含硼铸态铁素体不锈钢1cr17的点蚀行为研究(编辑修改稿)

毕业论文含硼铸态铁素体不锈钢1cr17的点蚀行为研究(编辑修改稿)内容摘要：

兰州理工大学本科生毕业论文 8 (4)溶液 pH 值的影响 随着 PH 值的升高，点蚀点位 也 明显的 增高。 (5)介质温度的影响 温度升高，对不锈钢来说点蚀电位降低能提高氯离子扩散速度。 极化曲线 极化曲线 表示电极电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线。 如电极分别是阳极或阴极，所得曲线分别称之为阳极极化曲线或阴极极化曲线。 极化曲线分为四个区，活性溶解区、过渡钝化区、稳定钝化区、过钝化区。 极化曲线可用实验方法测得。 分析研究极化曲线，是解释金属腐蚀的基本规律、揭示金属腐 蚀机理和探讨控制腐蚀途径的基本方法之一。 金属的阳极 极化 过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示： M→Mn +＋ ne。 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。 阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。 图 15 中曲线表明，从 a点开始，随着电位向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过 c 点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生 产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化膜。 c 点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。 电势到达 d 点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到电势升到 e 点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气， de 段称为过钝化区。 极化曲线的测定 (1)恒电位法 恒电位法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上，然后测量对应于各电位下的电流。 极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态。 稳态体系指被研 究体系的极化电流、电极电势、电极表面状态等基本上不随时间而改变。 在实际测量中，常兰州理工大学本科生毕业论文 9 用的控制电位测量方法有以下两种： 静态法 ：将电极电势恒定在某一数值，测定相应的稳定电流值，如此逐 图 14 极化曲线 图 15 钝化曲线 点地测量一系列各个电极电势下的稳定电流值，以获得完整的极化曲线。 对某些体系，达到稳态可能需要很长时间，为节省时间，提高测量重现性，往往人们自行规定每次电势恒定的时间。 动态法 ：控制电极电势以较慢的速度连续地改变 (扫描 )，并测量对应电位下的瞬时电流值， 以瞬时电流与对应的电极电势作图，获得整个的极化曲线。 一般来说，电极表面建立稳态的速度愈慢，则电位扫描速度也应愈慢。 因此对不同的电极体系，扫描速度也不相同。 为测得稳态极化曲线，人们通常依次减小扫描速度测定若干条极化曲线，当测至极化曲线不再明显变化时，可确定此扫描速度下测得的极化曲线即为稳态极化曲线。 同样，为节省时间，对于那些只是为了比较不同因素对电极过程影响的极化曲线，则选取适当的扫描速度绘制准稳态极化曲线就可以了。 上述两种方法都已经获得了广泛应用，尤其是动态法，由于可以自动测绘，扫描速度可控制一定，因而测 量结果重现性好，特别适用于对比实验。 (2)恒电流法 恒电流法就是控制研究电极上的电流密度依次恒定在不同的数值下，同时测定相应的稳定电极电势值。 采用恒电流法测定极化曲线时，由于种种原因，给定电流后，电极电势往往不能立即达到稳态，不同的体系，电势趋于稳态所需要的兰州理工大学本科生毕业论文 10 时间也不相同，因此在实际测量时一般电势接近稳定 (如 1min～ 3min 内无大的变化 )即可读值，或人为自行规定每次电流恒定的时间。 浸泡腐蚀 本试验方法 通过测量 不锈钢在 6％三氯化铁溶液中 点腐蚀速率，来评价其耐点蚀性能。 用符合 GBT622 规定的优级纯盐酸和蒸馏水或去离子水配制成 L 的盐酸溶液，把符合 HGT31085 规定的分析纯三氯化铁 100g 溶于 L 盐酸溶液中，配制成 6％三氯化铁溶液。 使用玻璃制的烧杯等作为试验容器，推荐使用按图 16 制作的实验支架。 支架用聚氯乙烯塑料管或玻璃管制成，试样能水平的放置在 S、 T、 W 三个顶端上。 三个顶端要磨尖。 以试样能大致处在溶液中间部位来确定支架高度 h。 支架侧面钻适当大小的 q、 r 二孔使溶液能够对流。 采用能使试验溶液保持在规定温度的恒温槽。 16实验支架 图 17钝化金属典型的环形阳极极化曲线图 点蚀点位测量方法 本试验方法适用于动电位法测量不锈钢在中性 ％氯化钠溶液中的点蚀 电位。 试验溶液为 ﹪氯化钠溶液，用符合 GB/T1266规定的分析纯氯化钠 35g溶于 965mL蒸馏水或去离子水中配制而成。 由恒电位仪、电位扫描装置、记录仪、玻璃电解槽 (容积大于 300 ml)和恒温 槽等组成。 参比电极推荐用甘汞电极或氯化银电极，辅助电极用铂电极或石墨电极。 辅助电极的面积至少是工作电极而积的 2 倍。 但是在对比 试验中，每次试验的参比电极和兰州理工大学本科生毕业论文 11 辅助电极应分别一致。 阳极 循环曲线法 阳极 循环曲线法又称循环伏安法，是一种常用的电化学研究方法。 该法控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波一次或多次反复扫描，电势范围是使电极上能交替发生不同的氧化和还原反应，并记录电流 电势曲线。 根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度，中间体、相界吸附或新相形成的可能性，以及偶联化学反应的性质等。 图 18 循环伏安法原理： (a) 循环电位扫描 (b) 循环伏安谱 在一个典型的循环伏安实验中，工作电极一般为浸在溶液中的固定电极。 为 了尽可能降低欧姆电阻，最好采用三电极系统。 在三电极系统中，电流通过工作电极和对电极。 工作电极电位是以一个分开的参比电极（如饱和甘汞电极， SCE）为基准的相对电位。 在循环伏安测试实验中，工作电极的电位以 10 mV/s 到 200 mV/s 的扫描速度随时间线性变化 (图 18(a))，在此同时记录在不同电位下的电流 (图 18(b))。 本课题的意义 1Cr17 不锈钢是一种 耐蚀性良好的通用钢种。 硼是一种微合金化元素，其在钢中的作用一直受到材料研究者的关注，但微量硼对铁素 体不锈钢的影响尚未有人研究过。 本试验用真空重熔的方法在 1Cr17 不锈钢中加入不同比分的微量硼元素（加入量 0ppm、 16ppm、 22ppm、 28ppm） ,经铸造后，研究硼元素对 1Cr17 不锈钢点蚀行兰州理工大学本科生毕业论文 12 为的影响。 这样就可以让人们更好的了解 1Cr17 不锈钢的耐蚀特性。 本课题主要研究内容 ，掌握以下内容： ① 铁素体不锈钢的组织、性能特点及热处理；② 全面了解硼元素在钢中的作用，尤其是对耐蚀性能的影响； ③ 全 面掌握不锈钢点蚀的各种机理； ④ 全面掌握影响点蚀的各种因素； ⑤ 掌握不锈钢的电化学腐蚀原理，掌握极化曲线，阳极极化曲线反应的各参数的含义及点蚀电位的测量方法； ⑥ 掌握评价点蚀敏感性各种实验方法和相关指标。 ，参与确定技术路线，制定技术方案，完成该课题的试验。 ，利用金相显微镜及 SEM 分析腐蚀形貌。 ，得出研究目标所要求的结论。 兰州理工大学本科生毕业论文 13 第二章 试验过程 （流程图） 冶炼工艺 四 种成分的不锈钢要求采用同样的冶炼工艺，即加热时采用的功率、加热时间、加入氩气的时间及压力、加入硼铁后的均温时间，浇注后到出炉的时间等保持相同。 首先抽真空至 179。 102Pa，开始通电升温，采用功率 15KW， 4 分钟后升到 30KW，铸造 真空冶炼 化成分析 称重 、 测量尺寸 配制电化学腐蚀液 称 重 腐蚀式样 测量尺寸 拍 照 切割、 磨制试样 金相分析 电化学实验 SEM、 EDS、 TEM 分析 数据分析 兰州理工大学本科生毕业论文 14 再过 4 分钟后升到 38KW，加热到发红时，真空度达 179。 102Pa，停止抽真空通入氩气保护，氩气压力为 ,等 试样全部熔化后加入 硼铁 ，经电磁搅拌 8分钟使合金元素均匀化后，在真空下浇铸至铸模。 在炉中冷却约 30 分钟后出炉。 出炉后再冷却10 分钟后倒出铸模。 铸模要求：用锆英砂醇基快干涂料（已有）刷 23毫米厚，烘干即可。 扒皮切头取化分样： 每个 试样出炉后尺寸 约 为φ 103179。 110mm，扒皮后约为φ 95φ 92，上半部分有缩孔，切头后约有 5560mm 长无缺陷。 从上半部分切去铸态金相、腐蚀、硬度试样，下半部分（无缺陷部分）锻后切取各种试样化分样从扒皮后的圆柱表面车取即可。 化学 成分分析 本实验利用分光光度 法对加 B 的 1Cr17 不锈钢进行化学分析。 分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质 进行定性和定量分析的方法。 表 21 分光光度法测得的 1Cr17不锈钢内化学元素及含量 试样编号 C Si Mn P S Ni Cr 0PPM ZT01 ZT02 ZT03 试样编号 Cu Mo V Al Nb B N 0PPM 0ppm ZT01 16ppm ZT02 26ppm ZT03 28ppm 取样位置及尺寸 对锻造及热处理后的式样进行扒皮切头后，在半径的 1/2 处取样。 冲击试样尺寸 :取一个 15179。 15179。 6 的试样；浸泡腐蚀试样：每个相同样上去 2个 20179。 20179。 4的平衡样；兰州理工大学本科生毕业论文 15 电化学腐蚀试样：每个相同样上去 2 个Φ 10179。 8 的平衡样。 试样的制备 首先将取好的试样在金相实验室依次用型号为 w50， w20， w7 的砂纸磨光，直到没有较深的划痕；然后 将试样在抛光机上抛光，直到表面光亮有很好的镜面效果。 最后用氯 化 高铁溶液（浓度）腐蚀试样，直到在光学显微镜 100 倍、 400 倍下能看清组织。 2．浸泡腐蚀试样的制备 首先将取好的试样在金相实验室依次用型号为 w50， w20， w7 的砂纸磨光，直到没有较深的划痕；然后将试样在抛光机上抛光，直到表面光亮有很好的镜面效果。 最后用浓度为 5%的硫酸溶液腐蚀试样， 直到在光学显微镜 100 倍、 400 倍下能看清组织。 3 电化学腐蚀试样的制备 首先将取好的试样在金相实验室依次用型号为 w50， w20， w7 的砂纸磨光，直到没有较深的划痕； 然后将试样在抛光机上抛光，直到表面光亮有很好的镜面效果。 金相分析 光 学显微镜能够在较低的放大倍数下比较清楚的看到腐蚀样的组织特点，以及夹杂物的分布，且成本低廉。 本实验采用光学金相显微镜型号为 分析试样的组织特点，以及碳化物的分布、数量、和形貌。 SEM（扫描电镜）分析 经抛光腐蚀后金相样品的二次电子相分辨率及立体感远好于光学金相照片。 原子序数对背散射电子产额比较敏感。 在原子序数 Z 小于 40 的范围内，背散射电子的产额对原子序 数十分敏感。 在进行分析时，样品上原子序数较高的区域由于收集到得背散射电子数量多，故荧光屏上的图像较亮。 因此利用原子序数造成的衬度变化可以对各种金属和合金进行定性的成分分析。 样品中重元素区域相对于图像上是亮区，而氢元素区域则为暗区。 利用原子序数衬度来分析晶界上或晶粒内部不同种类的析出相是十分有效的。 因为析出相成分不同，激发出的背散射电子数量也不同，致使扫描电子显微图像上出现亮度上的差别。 从亮度上的差别，我们就可以根据样品的原始资料定兰州理工大学本科生毕业论文 16 性的判定析出物相的类型。 本实验采用（ JSM6700F）扫描电镜， 铸 态试样中 各相的形态数量和分布（ 铸 态碳化物的位置、大小、数量）。 EDS（能谱仪）分析 经抛光腐蚀后金相样品的二次电子相分辨率及立体感远好于光学金相照片。 原子序数对背散射电子产额比较敏感。 在原子序数 Z 小于 40 的范围内，背散射电子的产额对原子序数十分敏感。 在进行分析时，样品上原子序数较高的区域由于收集到得背散射电子数量多，故荧光屏上的图像较亮。 因此利用原子序数造成的衬度变化可以对各种金属和合金进行定性的成分分析。 样品中重元素区域相对于图像上是亮区，而氢元素区域则为暗区。 利用原子序数衬度来分析晶界上或 晶粒内部不同种类的析出相是十分有效的。 因为析出相成分不同，激发出的背散射电子数量也不同，致使扫描电子显微图像上出现亮度上的差别。 从亮度上的差别，我们就可以根据样品的原始资料定性的判定析出物相的类型。 本实验采用（ EPMA1600） 能谱仪 ， 铸 态试样中各相的形态数量和分布（ 铸 态碳化物的位置、大小、数量）。 FeCl3 浸泡腐蚀试验方法 本试验方法适用于评价不锈钢在 6％三氯化铁溶液中的耐点蚀性能，测出不锈钢在氯离子介质中的腐蚀速率。 用符合 GBT622 规定的优级纯盐 酸和蒸馏水或。