硝酸試驗(yàn)是1930年首先由Huey提出并經(jīng)過后人不斷改進(jìn)發(fā)展起來的。因此,有時又把這一方法叫做Huey試驗(yàn)。美國廣泛使用這一定量方法檢驗(yàn)晶間腐蝕的敏感性。硝酸腐蝕試驗(yàn)的機(jī)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. 硝酸試驗(yàn)是在氧化還原系統(tǒng)中進(jìn)行的浸蝕試驗(yàn)。退火狀態(tài)的奧氏體不銹鋼在這一溶液中的腐蝕電位在1.00~1.20V(氫標(biāo))的范圍內(nèi),并且隨著時間的增加而變得更正。在這一電位范圍內(nèi),退火狀態(tài)奧氏體不銹鋼的腐蝕速度是高的,至少為11.7mm/a(相應(yīng)于電流密度為1mA/c㎡),而代表貧鉻區(qū)成分的合金在1.00~1.20V整個電位范圍內(nèi)則有更高的腐蝕速度,這樣就產(chǎn)生了嚴(yán)重的晶間腐蝕。


  2. 為了解釋硝酸試驗(yàn)中腐蝕損失很大的原因,提出了六價鉻離子的作用問題。因?yàn)槊艋牧系木Я_吔缰?,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(yīng)比HNO3的還原反應(yīng)及H+的還原反應(yīng)容易進(jìn)行。因此,這種強(qiáng)氧化性離子的存在,使鋼的電位變得更正,可達(dá)到1.20V(氫標(biāo))以上,腐蝕速度可達(dá)到1170mm/a(相當(dāng)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Hastelloy C , 它們在貧鉻區(qū)引起晶間腐蝕的其他腐蝕試驗(yàn)中是免疫的。但是在硝酸試驗(yàn)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(yàn)出來或檢驗(yàn)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(yán)顯微的。相,也可能在穩(wěn)定級不銹鋼(例如 321不銹鋼347不銹鋼 )中形成,在硝酸中也會引起嚴(yán)重的晶間腐蝕。


  4. 退火狀態(tài)的奧氏體不銹鋼在含有Cr3+、Ce3+、Mn7+、Fe3+等強(qiáng)氧化性陽離子的硝酸中,也會出現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)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(yīng)用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)


  綜上所述,65%的沸騰硝酸試驗(yàn)可以選擇性地腐蝕貧鉻區(qū)、碳化物、σ相、同時Cr6+的存在與雜質(zhì)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(yàn)具有苛刻的試驗(yàn)條件。這一方法適用于鍛造、鑄造產(chǎn)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(tài)的熱處理、檢驗(yàn)添加穩(wěn)定元素和降低含量在防止晶間腐蝕方面的效果??梢杂眠@一方法檢驗(yàn)304不銹鋼、304L 不銹鋼等鋼中的碳化物,檢驗(yàn)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(yàn)所有不銹鋼中的端部晶粒腐蝕。


  這一方法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以利用最常見的重量損失評價產(chǎn)品的質(zhì)量,是最好的定量評定方法。缺點(diǎn)是試驗(yàn)周期長(可達(dá)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(dá)10%;每次需要更換溶液,溶液的用量多,試劑昂貴;試驗(yàn)過程中,Cr6+的積累,試驗(yàn)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(dāng)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(yàn)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(shù)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、試樣的選取及制備


  焊接試樣從與產(chǎn)品鋼材相同而且焊接工藝也相同的試板上選取,試樣尺寸及制備要求見表2-5,圖2-8、圖2-9、圖2-10、圖2-11。


表 5.jpg


表 4.jpg


圖 10.jpg



  試樣的取樣方法,原則上用鋸切取,如用剪切時,應(yīng)通過切削或研磨方法除去剪切的影響部分。試樣上有氧化皮時,要通過切削或研磨除掉。試樣表面磨制過程中應(yīng)防止表面過熱,加工后的試樣表面粗糙度Ra必須小于0.8μm。不能進(jìn)行研磨的試樣,根據(jù)雙方協(xié)議也可以采用其他方法。試樣表面的氧化皮應(yīng)在磨光前除掉。


  焊接試樣一般以焊后狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)。對焊后還要經(jīng)過350℃以上熱加工的焊接件,試樣在焊后還應(yīng)進(jìn)行敏化處理,敏化處理制度在協(xié)議中另行規(guī)定。



三、試驗(yàn)條件和步驟


 1. 試驗(yàn)溶液:將硝酸(GB 626-78,高級純)用蒸餾水或去離子水配制成(65±0.2)%(重量百分比)硝酸溶液。


 2. 測量試樣尺寸計算試樣的表面積(取三位有效數(shù)字)。


 3. 試驗(yàn)前后稱重量(準(zhǔn)確到1mg)。


 4. 試樣放人試驗(yàn)溶液中,用玻璃支架使試樣保持在溶液中部。溶液量按試樣表面積計算,其量不少于20mL/c㎡.每周期連續(xù)煮沸48h,試驗(yàn)五個周期,但根據(jù)雙方協(xié)議也可縮短為三個周期。


 5. 每周期必須用新的試驗(yàn)溶液。每一容器內(nèi)只放一個試樣。


 6. 試驗(yàn)后取出試樣,在流水中用軟刷子刷掉表面的腐蝕產(chǎn)物,洗凈,干燥,稱重。


  焊接試樣發(fā)現(xiàn)刀狀腐蝕即為具有晶間腐蝕傾向,性質(zhì)可疑時,可用金相法判定。