ASTM A 262是美国材料与试验协会(ASTM)制定的关于检测奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性的标准方法。其中的E法,即硝酸-qingfusuan试验方法,是评估不锈钢铸件在特定环境下抗晶间腐蚀能力的重要手段。以下将详细介绍该方法的相关内容。
适用范围
本方法适用于检测含钼和不含钼的奥氏体不锈钢铸件,旨在确定这些材料在特定化学环境中由于晶界贫铬而导致的晶间腐蚀敏感性。
试验原理
在硝酸 - qingfusuan混合溶液的强腐蚀环境下,具有晶间腐蚀倾向的不锈钢铸件,其晶界处的贫铬区优先受到腐蚀,从而在晶界形成明显的腐蚀沟纹。通过金相显微镜观察和测量这些腐蚀沟纹的深度,来评估材料的晶间腐蚀敏感性。
试验设备与试剂
设备
合适的加热装置,能够将试验溶液加热并保持在规定温度。
带盖的耐腐蚀容器,用于盛装试验溶液和放置试样。
金相显微镜及配套的图像分析系统,用于观察和测量腐蚀沟纹深度。
电子天平,用于准确称量试样质量。
量具,如卡尺等,用于测量试样尺寸。
试剂
硝酸(HNO₃):分析纯,用于提供强氧化性环境。
qingfusuan(HF):分析纯,有助于溶解不锈钢中的某些成分,加速晶界腐蚀。
蒸馏水:用于配制试验溶液。
试样制备
从不锈钢铸件上截取合适尺寸的试样,一般建议试样尺寸为长约50mm、宽约25mm、厚约5mm。
对试样表面进行机械加工,使其表面粗糙度达到一定要求,通常表面粗糙度 Ra 应不大于 1.6μm,以保证试验结果的准确性和可重复性。
用适当的方法清洗试样,去除表面的油污、杂质等,然后干燥备用。
试验步骤
溶液配制:按照ASTM A 262标准规定的比例,将硝酸和qingfusuan加入蒸馏水中,配制成试验溶液。例如,典型的溶液配方可能是硝酸(比重 1.42)25%(体积分数)、qingfusuan(48% HF)5%(体积分数),其余为蒸馏水。
试验准备:将配制好的试验溶液倒入耐腐蚀容器中,加热至规定的试验温度,一般为 70 ± 1℃。
试样浸泡:将准备好的试样放入加热至规定温度的试验溶液中,盖上盖子,确保试验过程中溶液蒸发损失最小化。浸泡时间根据标准规定为 2 小时。
取出清洗:浸泡结束后,小心取出试样,用流动的清水冲洗干净,去除表面附着的试验溶液。
干燥称重:将洗净的试样在适当温度下干燥,然后用电子天平准确称量其质量,记录试验前后的质量变化。
金相分析:对经过试验的试样进行金相切片制备,然后在金相显微镜下观察晶界腐蚀情况。使用图像分析系统测量晶界腐蚀沟纹的深度,一般选取多个视场进行测量,并记录平均腐蚀沟纹深度。
结果评定
根据测量得到的晶界腐蚀沟纹深度来评定不锈钢铸件的晶间腐蚀敏感性。一般来说,如果平均腐蚀沟纹深度超过规定的阈值,则判定该不锈钢铸件具有晶间腐蚀敏感性;反之,则认为该材料在试验条件下具有较好的抗晶间腐蚀能力。具体的判定标准在ASTM A 262标准中有明确规定。
除了腐蚀沟纹深度外,还可以结合试样的质量损失情况以及金相组织的变化等因素,综合评估不锈钢铸件的晶间腐蚀性能。
注意事项
硝酸和qingfusuan都是强腐蚀性试剂,操作过程中必须严格遵守安全操作规程,佩戴防护眼镜、手套、防护服等个人防护装备。
试验过程中产生的废气和废液具有毒性和腐蚀性,需要按照环保要求进行妥善处理,避免对环境造成污染。
试验温度和时间的控制对试验结果影响较大,必须严格按照标准规定进行操作,以确保试验结果的准确性和可比性。
金相分析过程中,操作人员的经验和操作技巧对测量结果有一定影响,因此建议由经过专业培训的人员进行金相观察和测量