高强度耐沿海大气腐蚀贝氏体钢的研究

《高强度耐沿海大气腐蚀贝氏体钢的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高强度耐沿海大气腐蚀贝氏体钢的研究北京科技大学杨善武内容背景发展高强韧耐沿海大气腐蚀钢的基本思路典型材料的大气腐蚀行为与环境因素的影响碳含量与显微组织的影响研究结果的总结2背景沿海地区经济发达，钢结构广泛应用钢的强度提高后，构件截面积减小，腐蚀问题更为突出沿海大气中携带的NaCl颗粒易于在钢构件表面潮解，增加电解液的导电率，破坏钢的表面钝化，导致最严重的大气腐蚀对于高强度耐候钢，为了保证低温韧性，必须降低对耐候性贡献极大的P的含量晶粒细化、时效析出等强化措施可能对耐候性产生影响3分别单独添加Cu、Cr、Nb、P、Re对C-Mn-Si钢的耐蚀性能的影响，结果来自在0.5wt%NaCl水

2、溶液中的周浸实验4钢的大气腐蚀的热力学与动力学热力学趋势：钢的大气腐蚀必然发生。动力学过程：通过适当的成分设计与组织控制，可以延缓腐蚀进程。提高钢的热力学稳定性并非减小其大气腐蚀速率的有效措施。5大气腐蚀的基本特征钢的大气腐蚀本质上是一个（薄液膜下的）电化学过程。腐蚀过程中发生失去电子的阳极过程和得到电子的阴极过程，造成极化，产生腐蚀电流。为形成腐蚀电流的闭合回路，需要有电解液存在。而腐蚀过程要得以持续进行，必须同时发生去极化过程。6Evans模型修改后的Evans模型阳极反应：Fe→Fe2＋＋2e阴极反应：6FeOOH＋2e→2Fe3O4＋2H2O＋2OH－阴极反应物质的再生：3F

3、e3O4+（3/4）O2+（9/2）H2O→9FeOOH阴极反应：2γ-FeOOH+2e+2H+→2{Fe·OH·OH}阴极反应物质的再生：2{Fe·OH·OH}+1/2O2→2γ-FeOOH+H2O7耐候钢与不锈钢在抗腐蚀原理上的异同相同之处：均利用在钢表面形成的腐蚀产物阻碍进一步腐蚀的发生。不同之处：由于对铁的选择性腐蚀，不锈钢表面将形成铬的富集层，并通过形成致密的铬腐蚀产物膜阻断进一步的腐蚀。而在耐候钢的腐蚀过程中，虽然也可能发生铜、铬的富集，但腐蚀锈层基本上是由铁的腐蚀产物构成的。8大气腐蚀的平均深度随时间的变化规律D=Atn上式中D为平均腐蚀深度，t为以年为单位的时间，A、

4、n为取决于材料与环境的常数若上式成立，则有LogD=LogA+nLogt即腐蚀深度的对数与时间的对数间成线性关系平均腐蚀速率为dD/dt=nAtn-1由此看出，若n<1,则腐蚀速率随时间延长而下降9研究目标获得屈服强度600MPa以上，具有优良的低温韧性和焊接性能，耐候性优于CORTEN-A的耐沿海大气腐蚀原型钢。明确显微组织和环境因素对耐候钢在沿海大气中腐蚀行为的影响，澄清大气腐蚀在显微组织中发生发展与锈层形成、演化的微观机制。10发展高强韧耐沿海大气腐蚀钢的基本思路钢在沿海大气中的腐蚀本质上是一种电极反应过程。电极反应进程的快慢，依赖于电极间的电位差。如果通过适当设计钢的成分与制

5、造加工工艺，使钢的成分与结构尽可能均匀化，则可以减少样品内部各区域之间的电位差，抑制电极反应进程，从而降低腐蚀速率。11发展高强韧耐沿海大气腐蚀钢的基本思路在钢中所含各主要元素中，碳的分布是最不均匀的，表现为它在铁素体、奥氏体和渗碳体中含量的极大差别。超过铁素体溶解度的过量碳的存在也是钢中多相共存的主要原因。因此，降低钢中碳含量至铁素体的溶碳限以下是提高钢的成分、结构均匀性的最有效手段。但是，碳含量的降低会导致钢的强度的降低，必须通过其他强化措施予以弥补。12发展高强韧耐沿海大气腐蚀钢的基本思路在各类结构钢中，以贝氏体钢的强度对碳含量的依赖最低。碳浓度达到在贝氏体中的溶解度限（0.

6、02wt%）后，继续增加碳含量不会导致贝氏体强度的上升，而只会招致富碳的第二相，如残留奥氏体或渗碳体等的出现。因此，降低贝氏体钢的碳含量有利于提高其组织结构与成分分布的均匀性，对其韧性和焊接性能也有利，同时不会损害其强度。另外，钢的成分分布的不均匀性很大程度上还来自于在奥氏体转变过程中，先、后形成的新相之间的成分差别。由于贝氏体相变在较低温度进行，此时合金元素的扩散速度较低，长程扩散基本可以忽略，因此各贝氏体板条形成次序的不同不会导致明显的成分差别。13发展高强韧耐沿海大气腐蚀钢的基本思路采用贝氏体作为新一代耐沿海大气腐蚀钢的主体组织的另一个原因是，传统耐候钢中常用元素Cu、Cr、N

7、i、Mo也是促进贝氏体转变的元素，在钢中碳含量大幅度降低的情况下，这些元素的作用更为突出。14发展高强韧耐沿海大气腐蚀钢的基本思路沿海大气对钢铁材料的主要危害来自局部腐蚀。在实际服役条件下，耐候钢一般要承受载荷，因此某一局部腐蚀的过度发展有可能招致钢结构整体的崩溃。提高钢的结构、成分的均匀性，有利于抑制局部腐蚀。本工作的主要目标一是要降低钢的平均腐蚀速率，二是要尽可能将局部腐蚀转化为均匀腐蚀。15Cu的析出对耐蚀性的影响户外喷淋加速腐蚀实验16回火不同时间