硝酸试验是1930年首先由Huey提出并经过后人不断改进发展起来的。因此,有时又把这一方法叫做Huey试验。美国广泛使用这一定量方法检验晶间腐蚀的敏感性。硝酸腐蚀试验的机理目前还没有完全弄清楚,它可能是由下面几种不同的作用引起的。


  1. 硝酸试验是在氧化还原系统中进行的浸蚀试验。退火状态的奥氏体不锈钢在这一溶液中的腐蚀电位在1.00~1.20V(氢标)的范围内,并且随着时间的增加而变得更正。在这一电位范围内,退火状态奥氏体不锈钢的腐蚀速度是高的,至少为11.7mm/a(相应于电流密度为1mA/c㎡),而代表贫铬区成分的合金在1.00~1.20V整个电位范围内则有更高的腐蚀速度,这样就产生了严重的晶间腐蚀。


  2. 为了解释硝酸试验中腐蚀损失很大的原因,提出了六价铬离子的作用问题。因为敏化材料的晶粒边界中,被溶解的铬是以Cr6+的形式存在于溶液中,由于


    Gr6++3e=Cr3+


  还原反应比HNO3的还原反应及H+的还原反应容易进行。因此,这种强氧化性离子的存在,使钢的电位变得更正,可达到1.20V(氢标)以上,腐蚀速度可达到1170mm/a(相当于电流密度为100mA/c㎡)或更大。


  3. 含钼不锈钢和镍基合金,例如316L不锈钢Hastelloy C , 它们在贫铬区引起晶间腐蚀的其他腐蚀试验中是免疫的。但是在硝酸试验中这些钢种也具有很高的腐蚀速度,可能是这些含钼合金里生成显微镜下能检验出来或检验不出来的σ相溶解所引起的。高铬含量的σ相溶解,可以增加这些钢种的腐蚀速度。严显微的。相,也可能在稳定级不锈钢(例如 321不锈钢347不锈钢 )中形成,在硝酸中也会引起严重的晶间腐蚀。


  4. 退火状态的奥氏体不锈钢在含有Cr3+、Ce3+、Mn7+、Fe3+等强氧化性阳离子的硝酸中,也会出现晶间腐蚀现象。这可能是由于晶粒之间存在偏析元素,例如磷、硅、硫等,形成了腐蚀的推动力而引起晶间腐蚀。高纯不锈钢很难引起晶间腐蚀,就有力地支持了这一偏析理论。



一、应用范围和优缺点


  综上所述,65%的沸腾硝酸试验可以选择性地腐蚀贫铬区、碳化物、σ相、同时Cr6+的存在与杂质元素的偏析均会加速和引起晶间腐蚀,使腐蚀速度变得很大,所以硝酸试验具有苛刻的试验条件。这一方法适用于锻造、铸造产品和各类不锈钢的焊接件,可以用来评定不锈钢和镍基合金交货状态的热处理、检验添加稳定元素和降低含量在防止晶间腐蚀方面的效果。可以用这一方法检验304不锈钢、304L 不锈钢等钢中的碳化物,检验316不锈钢、316L不锈钢、317不锈钢、317L不锈钢、321不锈钢、347不锈钢等钢中的碳化物和σ相,可以检验所有不锈钢中的端部晶粒腐蚀。


  这一方法的最大优点是可以利用最常见的重量损失评价产品的质量,是最好的定量评定方法。缺点是试验周期长(可达240小时);硝酸的浓度对腐蚀速度有影响,例如与65%的硝酸相比,浓度增减1%,腐蚀率的增大与减少最高达10%;每次需要更换溶液,溶液的用量多,试剂昂贵;试验过程中,Cr6+的积累,试验溶液体积与试样面积比值的改变,均能引起不同的腐蚀速度,例如当Cr6+量增加到0.004%时,不锈钢的腐蚀速度就会显著增加。因此,不同耐蚀性的钢种在同一容器中试验时,就会相互影响。又如1c㎡试样的溶液为2mL和20mL其腐蚀速度就相差数倍,溶液量对试样表面的制备、端部晶粒和组织变化均很敏感。



二、试样的选取及制备


  焊接试样从与产品钢材相同而且焊接工艺也相同的试板上选取,试样尺寸及制备要求见表2-5,图2-8、图2-9、图2-10、图2-11。


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图 10.jpg



  试样的取样方法,原则上用锯切取,如用剪切时,应通过切削或研磨方法除去剪切的影响部分。试样上有氧化皮时,要通过切削或研磨除掉。试样表面磨制过程中应防止表面过热,加工后的试样表面粗糙度Ra必须小于0.8μm。不能进行研磨的试样,根据双方协议也可以采用其他方法。试样表面的氧化皮应在磨光前除掉。


  焊接试样一般以焊后状态进行试验。对焊后还要经过350℃以上热加工的焊接件,试样在焊后还应进行敏化处理,敏化处理制度在协议中另行规定。



三、试验条件和步骤


 1. 试验溶液:将硝酸(GB 626-78,高级纯)用蒸馏水或去离子水配制成(65±0.2)%(重量百分比)硝酸溶液。


 2. 测量试样尺寸计算试样的表面积(取三位有效数字)。


 3. 试验前后称重量(准确到1mg)。


 4. 试样放人试验溶液中,用玻璃支架使试样保持在溶液中部。溶液量按试样表面积计算,其量不少于20mL/c㎡.每周期连续煮沸48h,试验五个周期,但根据双方协议也可缩短为三个周期。


 5. 每周期必须用新的试验溶液。每一容器内只放一个试样。


 6. 试验后取出试样,在流水中用软刷子刷掉表面的腐蚀产物,洗净,干燥,称重。


  焊接试样发现刀状腐蚀即为具有晶间腐蚀倾向,性质可疑时,可用金相法判定。