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(xiao)酸試驗(yan)是(shi)在(zai)氧化還原系統(tong)中(zhong)進(jin)行(xing)的(de)浸蝕(shi)試驗(yan)。退火狀態的(de)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)這一溶液中(zhong)的(de)腐(fu)蝕(shi)電(dian)位在(zai)1.00~1.20V(氫標)的(de)范(fan)圍內,并且隨著(zhu)時間的(de)增(zeng)加而變得更正。在(zai)這一電(dian)位范(fan)圍內,退火狀態奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)度(du)是(shi)高的(de),至少(shao)為11.7mm/a(相應(ying)于電(dian)流(liu)密度(du)為1mA/c㎡),而代表貧鉻(ge)區成分的(de)合金在(zai)1.00~1.20V整個電(dian)位范(fan)圍內則(ze)有更高的(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)度(du),這樣(yang)就(jiu)產(chan)生了嚴重的(de)晶間腐(fu)蝕(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(bu)銹鋼 和 347不銹鋼 )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、應用范圍(wei)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、試樣的(de)選(xuan)取及制備(bei)
焊(han)接試樣從與產(chan)品鋼材(cai)相同而且焊(han)接工藝也相同的試板上選取,試樣尺寸及制備要(yao)求見表2-5,圖(tu)2-8、圖(tu)2-9、圖(tu)2-10、圖(tu)2-11。



試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)取樣(yang)(yang)(yang)(yang)方法(fa),原則上用鋸(ju)切(qie)取,如(ru)用剪切(qie)時,應通(tong)過(guo)切(qie)削或研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)方法(fa)除去剪切(qie)的(de)(de)影響部分(fen)。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)上有氧(yang)化(hua)皮(pi)時,要通(tong)過(guo)切(qie)削或研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)除掉(diao)。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)表(biao)面磨(mo)(mo)(mo)制過(guo)程(cheng)中應防(fang)止表(biao)面過(guo)熱(re),加工后的(de)(de)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)表(biao)面粗糙度Ra必須小于0.8μm。不能進行研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)的(de)(de)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang),根據雙方協議也(ye)可以采用其他方法(fa)。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)表(biao)面的(de)(de)氧(yang)化(hua)皮(pi)應在磨(mo)(mo)(mo)光(guang)前除掉(diao)。
焊(han)接試(shi)樣(yang)一般以焊(han)后(hou)(hou)狀態進(jin)行試(shi)驗。對(dui)焊(han)后(hou)(hou)還要(yao)經過350℃以上熱(re)加工的(de)焊(han)接件,試(shi)樣(yang)在焊(han)后(hou)(hou)還應進(jin)行敏化處(chu)(chu)理,敏化處(chu)(chu)理制度在協議中另(ling)行規定。
三(san)、試驗條(tiao)件和步驟
1. 試驗溶液:將硝酸(GB 626-78,高級純)用蒸餾水或(huo)去(qu)離子(zi)水配制成(65±0.2)%(重量(liang)百分比)硝酸溶液。
2. 測量試(shi)樣尺寸(cun)計算試(shi)樣的(de)表(biao)面積(ji)(取(qu)三位有效數(shu)字)。
3. 試驗前后稱重量(準確(que)到1mg)。
4. 試樣(yang)放(fang)人(ren)試驗溶(rong)(rong)液中(zhong),用玻璃支架使試樣(yang)保持在溶(rong)(rong)液中(zhong)部。溶(rong)(rong)液量按試樣(yang)表面積(ji)計算,其量不少(shao)于20mL/c㎡.每周期(qi)(qi)連(lian)續(xu)煮沸48h,試驗五個周期(qi)(qi),但(dan)根據(ju)雙方協(xie)議也(ye)可縮短為三個周期(qi)(qi)。
5. 每(mei)周(zhou)期(qi)必須用新(xin)的試驗溶液(ye)。每(mei)一(yi)容器內只放(fang)一(yi)個試樣(yang)。
6. 試驗后(hou)取出試樣,在流水中用軟刷(shua)子(zi)刷(shua)掉表面(mian)的腐蝕產物,洗凈,干燥,稱重。
焊接試樣(yang)發現刀狀腐(fu)蝕(shi)即為具有晶間腐(fu)蝕(shi)傾向,性質可疑時(shi),可用金相(xiang)法判(pan)定。

