北京科技大学 | JMRT | 微观结构驱动的FH36高延展性海洋钢的腐蚀与机械性能退化
2026-03-02 17:42:26 作者:合金设计 来源:合金设计 分享至:

 

图5展示了不同显微组织的FH36钢在3.5 wt% NaCl溶液中的电化学行为。图5(a)的开路电位曲线显示,随着珠光体含量增加,稳定电位负移;图5(b)的极化曲线表明所有钢的腐蚀过程均为阴极控制,且PF+GB+LB钢具有最正的腐蚀电位和最小的腐蚀电流密度,耐蚀性最佳。图5(c)的Nyquist图和(d)的Bode图显示容抗弧半径随珠光体含量增加而减小,表明电荷转移电阻降低。图5(e)为拟合EIS数据所用的等效电路,拟合结果表明PF+LP钢的电荷转移电阻最小,耐蚀性最差。

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图8通过透射电镜和电子探针揭示了不同硬相的精细结构及元素分布。图8(a-c)分别展示了层状珠光体、粒状贝氏体和板条贝氏体的TEM形貌。图8(d-g)的C元素面分布图显示,层状珠光体中C元素分布极不均匀,渗碳体与铁素体形成显著微区成分差异;而贝氏体组织,尤其是板条贝氏体,C元素分布更为弥散均匀,这解释了为何贝氏体组织能有效降低微电偶腐蚀效应。

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图11利用共聚焦激光扫描显微镜展示了FH36钢在不同全浸时间后去除腐蚀产物的三维表面形貌。从图11(a)到(e)可以清晰地观察到腐蚀模式从局部点蚀向全面均匀腐蚀的转变过程。对应的表面粗糙度统计数据(表4)显示,算术平均高度和均方根高度均随腐蚀时间延长而增加,而最大高度差在72小时出现拐点,标志着腐蚀形貌从以深坑为主向较均匀的全面腐蚀过渡。

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图14为FH36钢在不同全浸时间后的电化学测试结果。图14(a)的Nyquist曲线容抗弧半径随腐蚀时间增加而增大,表明腐蚀速率逐渐降低。图14(b)的Bode图显示中频区相位角峰的变化,反映了腐蚀产物层的演化。图14(c)为拟合EIS数据采用的含两个时间常数的等效电路,考虑了腐蚀产物层的影响。拟合结果(表6)表明,总极化电阻随腐蚀时间增加而增大,主要源于电荷转移电阻的增加,这归因于致密腐蚀产物层的形成。

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图16对比了FH36钢在不同全浸时间后的工程应力-应变曲线。与未腐蚀试样相比,腐蚀后试样的强度与延伸率均出现下降,但在216小时内并未随腐蚀时间延长而持续大幅劣化。值得注意的是,腐蚀后试样的屈服平台明显延长并出现波动,这与腐蚀导致的表面粗糙度和缺陷引起的应力分布不均有关,延缓了均匀塑性变形的启动。

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