Cr 和Ni 對低碳合金鋼微觀結構和耐蝕性的影響

王 丹，鐘慶東

(1.上海工程技術大學高等職業技術學院，上海 200437；2.上海大學材料科學與工程學院，上海 200444)

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合金化是優化鋼材料的微結構和耐蝕性的重要手段之一[1]。Cr 和Ni 合金化提高鋼的耐蝕性是鋼材料領域的研究熱點之一。Tian 等[2]研究發現在模擬混凝土環境中試驗鋼添加3%(質量分數，下同)Ni 時，試驗鋼表面形成具有N 型半導體性質的氧化膜，Ni 能在氧化膜中富集，從而顯著降低試驗鋼的腐蝕速率。程多云等[3]指出添加Ni 元素能使高鎳鋼表面的銹層更致密，降低其在海洋大氣環境中的腐蝕速率，對Cl－的抵抗作用更強。周學俊等[4]發現鎳銅質量比與硅含量對試驗鋼的耐腐蝕性存在一定的交互作用，硅的質量分數為0.9%，鎳銅質量比為0.5 時，試驗鋼的耐蝕性最好。Shi 等[5]研究證明添加Cr 元素能使鋼表面形成富含Cr 氧化物/氫氧化物的鈍化膜，且Cr 改性鋼的外表面主要存在γ-FeOOH。Yong 等[6]研究發現鉻鋼在高壓飽和CO2鹽水中的耐蝕性在腐蝕初期和192 h 腐蝕測試后表現出差異性，腐蝕初期材料的耐蝕性隨著Cr含量的增加而增加，當192 h 的腐蝕試驗結束后，X65鋼與含鉻鋼表面腐蝕層成分的差異反而導致含鉻鋼的腐蝕速率和腐蝕程度比X65 的更高。Sun 等[7]研究發現Cr 元素能促進α -FeOOH 的轉變，而摻入Cr 的α-(Fe，Cr)OOH和FeCr2O4形成的直徑為10 nm 左右的球形顆粒能提高銹層的致密性，同時Cr 能促進Cu的富集，在內部銹層中形成CuO。Zhou 等[8]指出同時添加0.24%Cr、0.50%Ni、0.21%Cu 的低碳合金鋼在Cl－環境中經過73 次干濕循環后能形成雙銹層，其中Cr 分布在內銹層，Ni 均勻地分布在整個銹層中，銹層中不含Cu。……