作為不銹鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂加速試驗(yàn)液,M.A.Scheil 在1944年發(fā)表的沸點(diǎn)為154℃的42%MgCl2試驗(yàn)液的濃度其實(shí)并不是42%,因?yàn)?2%MgCl2溶液的沸點(diǎn)后來(lái)被證實(shí)是約143℃。為此,高濃度MgCl2溶液試驗(yàn)后來(lái)采取154℃或者143℃來(lái)進(jìn)行。在日本,基于學(xué)振第97委員會(huì)第3分科會(huì)的研究結(jié)果1975年制定的JIS G0576-1975“不銹鋼的42%氯化鎂腐蝕試驗(yàn)方法”當(dāng)中采用了沸點(diǎn)143℃的42%MgCl2溶液。不過(guò)最初設(shè)計(jì)出MgCl2試驗(yàn)的美國(guó)ASTM G36采用了沸點(diǎn)155℃的MgCl2溶液。此外,術(shù)島在1960年針對(duì)各種濃度的MgCl2溶液,根據(jù)對(duì)21℃、50℃以及80℃的pH值測(cè)定結(jié)果外推到沸點(diǎn),如圖7.7所示。根據(jù)這一結(jié)果,沸點(diǎn)143℃溶液的pH值為0.65,沸點(diǎn)154℃溶液的pH值為0.MgCl,試驗(yàn)液的pH值較低,這一點(diǎn)對(duì)于之后進(jìn)行的測(cè)定合金元素對(duì)應(yīng)力腐蝕斷裂性的影響的試驗(yàn)結(jié)果造成了很大的影響。
如上所述,通過(guò)高濃度MgCl2試驗(yàn)液開(kāi)發(fā)出的“耐應(yīng)力腐蝕斷裂”不銹鋼,其實(shí)際的耐應(yīng)力腐蝕斷裂性并不太好,為此,小若等(1973年)(1976年)及伊東等(1974年)采用各種濃度、溫度的MgCl2水溶液來(lái)研究應(yīng)力腐蝕裂紋敏感性。圖7.8給出了MgCl2的濃度、溫度對(duì)于304不銹鋼和低磷高硅的耐應(yīng)力腐蝕斷裂鋼是否會(huì)發(fā)生斷裂的影響。18Cr-15Ni-2Si鋼在最初試驗(yàn)中的45%MgCl2沸騰液中沒(méi)有發(fā)生斷裂,但到30%~40%時(shí)發(fā)生了斷裂,尤其是在氧氣飽和的35%MgCl2水溶液中非常容易斷裂。此外,SUS316在45%MgCl2中和 SUS304不銹鋼一樣裂紋敏感性比較高,但到120℃以下就不會(huì)斷裂。
他們(1973年)還在各種濃度的沸騰MgCl2水溶液中施加245 MPa的應(yīng)力,研究各成分元素對(duì)應(yīng)力腐蝕斷裂破裂時(shí)間的影響。如圖7.9中的SUS304所示,各試驗(yàn)鋼都在某一濃度的MgCl2溶液中顯示出最小斷裂時(shí)間。之所以出現(xiàn)最小時(shí)間,是由于斷裂發(fā)生前的時(shí)間隨溫度升高(或者濃度增加)而延長(zhǎng),而另一方面,斷裂傳時(shí)間隨溫度升高(或者濃度增加)變短的緣故。就合金元素的影響來(lái)說(shuō):C、Si將表示最小斷裂時(shí)間的沸點(diǎn)移向低溫側(cè),降低在沸騰42%MgCl2溶液(143℃)中的裂紋敏感性;而Cr、Mo、Cu、N、P卻將表示最小斷裂時(shí)間的沸點(diǎn)移向高溫側(cè),加大在沸騰42%MgC2溶液中的裂紋敏感性,其中鉬和銅在低溫條件下能夠減少裂紋敏感性。此外,即便改變鎳含量,表示最小斷裂時(shí)間的沸點(diǎn)也不會(huì)變化,但能夠減少整個(gè)溫度域的裂紋敏感性。伊東等就Si、Mo、Cr、Ni的影響也報(bào)告了同樣的結(jié)果。
小若等(1976年)對(duì)80℃下各種濃度的MgCl2溶液中的電位影響進(jìn)行了研究,認(rèn)為:SUS316的應(yīng)力腐蝕斷裂發(fā)生的臨界電位要比SUS304高50mV,而且MgClb2的濃度在斷裂發(fā)生的最低限度以上時(shí),如圖7-10所示:如果電位變高,腐蝕形態(tài)就會(huì)從應(yīng)力腐蝕斷裂變?yōu)辄c(diǎn)腐蝕,而且應(yīng)力腐蝕斷裂的范圍會(huì)隨著MgC2的濃度增加而擴(kuò)大。
如上所述,由于MgCl2的濃度、溫度對(duì)應(yīng)力腐蝕斷裂的影響已經(jīng)明確,所以1977年以后日本國(guó)內(nèi)幾乎不再使用42%以上的高濃度MgCl2溶液來(lái)進(jìn)行試驗(yàn),如果要使用MgCl溶液進(jìn)行試驗(yàn),一般會(huì)采用較低的濃度(25%、35%等)或者其他濃度。