硝酸試驗是1930年首先由Huey提出并經過后人不斷改進發展起來的。因此,有時又把這一方法叫做Huey試驗。美國廣泛使用這一定量方法檢驗晶間腐蝕的敏感性。硝酸腐蝕試驗的機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(shi)驗(yan)是在(zai)氧(yang)化(hua)還原(yuan)系統(tong)中進行的(de)(de)浸蝕(shi)(shi)試(shi)驗(yan)。退(tui)火(huo)狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)在(zai)這(zhe)一溶液中的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)電位在(zai)1.00~1.20V(氫標)的(de)(de)范圍內(nei),并且隨(sui)著時間(jian)的(de)(de)增加而(er)變得更正。在(zai)這(zhe)一電位范圍內(nei),退(tui)火(huo)狀(zhuang)態(tai)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速度是高的(de)(de),至少為(wei)11.7mm/a(相應于(yu)電流密度為(wei)1mA/c㎡),而(er)代表貧鉻區成分的(de)(de)合金在(zai)1.00~1.20V整個電位范圍內(nei)則(ze)有(you)更高的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速度,這(zhe)樣(yang)就產生了嚴重的(de)(de)晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)。
2. 為了解釋硝酸試驗中腐蝕損失很大的原因,提出了六價鉻離子的作用問題。因為敏化材料的晶粒邊界中,被溶解的鉻是以Cr6+的形式存在于溶液中,由于
Gr6++3e=Cr3+
還原反應比HNO3的還原反應及H+的還原反應容易進行。因此,這種強氧化性離子的存在,使鋼的電位變得更正,可達到1.20V(氫標)以上,腐蝕速度可達到1170mm/a(相當于電流密度為100mA/c㎡)或更大。
3. 含鉬不銹鋼和鎳基合金,例如316L不銹(xiu)鋼和 Hastelloy C , 它們在貧鉻區引起晶間腐蝕的其他腐蝕試驗中是免疫的。但是在硝酸試驗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出來或檢驗不出來的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。嚴顯微的。相,也可能在穩定級不銹鋼(例如 321不銹鋼 和 347不銹(xiu)鋼 )中形成,在硝酸中也會引起嚴重的晶間腐蝕。
4. 退火狀態的奧氏體不銹鋼在含有Cr3+、Ce3+、Mn7+、Fe3+等強氧化性陽離子的硝酸中,也會出現晶間腐蝕現象。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、應用范(fan)圍和優缺點
綜上所述,65%的沸騰硝酸試驗可以選擇性地腐蝕貧鉻區、碳化物、σ相、同時Cr6+的存在與雜質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,所以硝酸試驗具有苛刻的試驗條件。這一方法適用于鍛造、鑄造產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的熱處理、檢驗添加穩定元素和降低含量在防止晶間腐蝕方面的效果。可以用這一方法檢驗304不銹鋼、304L 不銹鋼等鋼中的碳化物,檢驗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,可以檢驗所有不銹鋼中的端部晶粒腐蝕。
這一方法的最大優點是可以利用最常見的重量損失評價產品的質量,是最好的定量評定方法。缺點是試驗周期長(可達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10%;每次需要更換溶液,溶液的用量多,試劑昂貴;試驗過程中,Cr6+的積累,試驗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(yang)的選取及制備
焊接(jie)試(shi)樣(yang)從與產品(pin)鋼材(cai)相(xiang)同而且焊接(jie)工藝也相(xiang)同的試(shi)板上選(xuan)取,試(shi)樣(yang)尺寸及制(zhi)備要求見(jian)表2-5,圖(tu)(tu)(tu)2-8、圖(tu)(tu)(tu)2-9、圖(tu)(tu)(tu)2-10、圖(tu)(tu)(tu)2-11。



試(shi)樣(yang)(yang)(yang)的取(qu)樣(yang)(yang)(yang)方(fang)法,原則(ze)上用(yong)鋸(ju)切(qie)(qie)取(qu),如(ru)用(yong)剪(jian)切(qie)(qie)時,應通(tong)過切(qie)(qie)削或研(yan)(yan)磨(mo)方(fang)法除去剪(jian)切(qie)(qie)的影(ying)響部(bu)分。試(shi)樣(yang)(yang)(yang)上有氧(yang)化(hua)皮時,要(yao)通(tong)過切(qie)(qie)削或研(yan)(yan)磨(mo)除掉(diao)。試(shi)樣(yang)(yang)(yang)表(biao)面(mian)磨(mo)制過程(cheng)中應防(fang)止表(biao)面(mian)過熱,加工后的試(shi)樣(yang)(yang)(yang)表(biao)面(mian)粗糙度Ra必須(xu)小于(yu)0.8μm。不能進行研(yan)(yan)磨(mo)的試(shi)樣(yang)(yang)(yang),根據雙方(fang)協議也可以采(cai)用(yong)其他方(fang)法。試(shi)樣(yang)(yang)(yang)表(biao)面(mian)的氧(yang)化(hua)皮應在磨(mo)光前除掉(diao)。
焊(han)(han)接試(shi)樣(yang)一般以(yi)焊(han)(han)后狀態進(jin)行(xing)試(shi)驗。對焊(han)(han)后還(huan)要經(jing)過350℃以(yi)上熱加工的焊(han)(han)接件,試(shi)樣(yang)在焊(han)(han)后還(huan)應進(jin)行(xing)敏化(hua)處(chu)理(li),敏化(hua)處(chu)理(li)制度(du)在協議中另行(xing)規定。
三、試驗條件(jian)和(he)步驟
1. 試驗溶液(ye):將(jiang)硝酸(suan)(GB 626-78,高級純(chun))用(yong)蒸(zheng)餾水或去離子水配制成(65±0.2)%(重量百分比)硝酸(suan)溶液(ye)。
2. 測量試樣(yang)(yang)尺寸計算(suan)試樣(yang)(yang)的表面積(取三位有效數字)。
3. 試驗(yan)前后(hou)稱(cheng)重量(準確到1mg)。
4. 試(shi)樣(yang)放人試(shi)驗溶液(ye)中,用玻璃支架使試(shi)樣(yang)保持(chi)在溶液(ye)中部。溶液(ye)量(liang)按試(shi)樣(yang)表面積計算,其量(liang)不少于(yu)20mL/c㎡.每(mei)周(zhou)期(qi)連續煮沸48h,試(shi)驗五個(ge)周(zhou)期(qi),但根據雙方協議也可縮(suo)短(duan)為(wei)三個(ge)周(zhou)期(qi)。
5. 每周期必須用(yong)新(xin)的(de)試驗溶(rong)液。每一容器內只放一個(ge)試樣(yang)。
6. 試(shi)驗(yan)后取出試(shi)樣,在(zai)流水中用軟(ruan)刷子刷掉表面的腐蝕產物,洗凈(jing),干燥,稱重。
焊接試樣發現刀狀腐蝕(shi)即為具有晶(jing)間腐蝕(shi)傾向(xiang),性質可疑時,可用金(jin)相法(fa)判(pan)定。

