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不锈钢耐腐蚀性测量技术的研究

作　者: 王向龙
导　师: 卢建树
学　校: 浙江工业大学
专　业: 材料工程
关键词: 不锈钢耐腐蚀性能电化学测试非金属夹杂物铁离子浓度
分类号: TG174.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

不锈钢具有众多优异性能,特别是其在耐腐蚀方面的良好表现,使其拥有非常广阔的应用前景。但市场中充斥着各种各样的不锈钢,其耐腐蚀性能良莠不齐,所以用科学手段检测和评定不锈钢的耐腐蚀性能,是当前不锈钢应用工程中的一项重要工作。本文通过电化学测试、金相分析以及溶液化学分析这三种技术测量和研究了四种316不锈钢的耐腐蚀性能。利用电化学测试可以得到材料的腐蚀电位和腐蚀电流,直接判断出材料耐腐蚀性能。借助显微镜通过金相分析观察材料中的非金属夹杂物,可以判定材料夹杂物等级,结合电化学测试可以发现夹杂物和耐腐蚀性之间的关系,之后可以通过夹杂物鉴定来表征材料的耐腐性能。通过测量不锈钢在3.5%的NaCl溶液中浸泡一段时间后溶液中铁离子的浓度,可以定量测定不锈钢的耐腐蚀性能。电化学测试结果显示,自然腐蚀电位和材料的耐腐蚀性能有密切的关系,自然腐蚀电位越负材料的耐腐蚀性能越差。通过Tafel曲线外推出的材料腐蚀电流密度可以计算出材料的腐蚀速度,腐蚀速度的大小直接代表了材料的耐腐蚀性能。经测量1号试样在0.5mol/LH2SO4中腐蚀电流为0.633μA/cm2,在3.5%的NaCl溶液中腐蚀电流为0.549μA/cm2,4号试样在0.5mol/L的H2SO4溶液中腐蚀电流为0.131μA/cm2,在3.5%的NaCl中腐蚀电流为0.123μA/cm2,可以判定1号316不锈钢的耐腐性最差,4号的耐腐蚀性能最好。金相分析结果显示,四种316不锈钢中的非金属夹杂物的含量和分布不同,非金属夹杂物的含量及分布情况对材料的耐腐蚀性能有着直接的影响：夹杂物越多材料的耐腐蚀性能就越差。经过实验发现1号316不锈钢中非金属夹杂物最多,4号中最少,通过电化学测试验证确实1号耐蚀性能最差。溶液化学分析结果显示,不锈钢在腐蚀介质(3.5%NaCl)中发生腐蚀后,溶液中铁离子浓度的大小可以表征材料的耐腐性能：溶液中铁离子浓度越大表示有越多的材料被腐蚀,即材料的耐腐蚀性能越差。经测量1号试样中铁离子浓度为最大0.597μg/L,4号试样中铁离子浓度最小为0.187μg/L,可以判定1号316不锈钢的耐腐性最差,4号的耐腐蚀性能最好。这些研究结果说明了电化学测试法、金相检测法以及溶液中铁离子浓度的化学分析法都可以来测量不锈钢材料的耐腐蚀性能,且得到一致的的结果。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-27
  1.1 不锈钢概述  11-18
    1.1.1 不锈钢  11
    1.1.2 不锈钢的分类  11-13
    1.1.3 不锈钢的成分特点  13-15
    1.1.4 不锈钢的钝性  15-16
    1.1.5 不锈钢的一般物理性质  16-18
  1.2 不锈钢的腐蚀  18-21
  1.3 腐蚀测量技术  21-24
  1.4 国内外腐蚀检测研究进展  24-25
  1.5 本课题的研究内容、目的及意义  25-27
第2章实验技术的理论基础  27-33
  2.1 电化学测试技术  27-30
    2.1.1 电极电位的测量  27
    2.1.2 极化曲线的测量  27-30
  2.2 不锈钢中非金属夹杂对性能的影响  30-31
    2.2.1 钢中非金属夹杂等级的判定  30-31
    2.2.2 夹杂等级对不锈钢性能的影响  31
  2.3 腐蚀介质溶液中铁离子浓度的测量  31-33
    2.3.1 铁离子测定的原理  31-32
    2.3.2 铁离子浓度和不锈钢耐腐蚀性的关系  32-33
第3章实验研究  33-47
  3.1 试样准备  33
  3.2 电化学测试  33-40
    3.2.1 实验仪器  33-35
    3.2.2 电极  35
    3.2.3 盐桥和鲁金毛细管  35-36
    3.2.4 实验方案及测试  36-40
  3.3 金相分析  40-43
    3.3.1 金相分析实验仪器及材料  40-41
    3.3.2 金相分析实验方案设计  41-42
    3.3.3 非金属夹杂的检测实验过程  42-43
  3.4 溶液化学分析  43-47
    3.4.1 实验仪器  43-44
    3.4.2 溶液的准备  44-45
    3.4.3 实验方案设计  45-47
第4章实验结果的分析及讨论  47-67
  4.1 不同的不锈钢在0.5mol/L H_2SO_4中的耐腐蚀性能  48-52
    4.1.1 不同的不锈钢在0.5mol/L H_2SO_4中的E_(corr)  48-49
    4.1.2 不同的不锈钢在0.5mol/L H_2SO_4中的Tafel曲线  49-50
    4.1.3 不同不锈钢在0.5mol/L H_2SO_4中的EPR测试  50-52
  4.2 不同的不锈钢在3.5% NaCl中的耐腐蚀性能  52-55
    4.2.1 不同不锈钢在3.5% NaCl中的E_(corr)  52-53
    4.2.2 不同不锈钢在3.5% NaCl中的Tafel曲线  53-54
    4.2.3 不同不锈钢在3.5% NaCl中的EPR测试  54-55
  4.3 不锈钢非金属夹杂对其耐腐蚀性能的影响  55-64
    4.3.1 不锈钢中非金属夹杂等级的判定  56-59
    4.3.2 不锈钢硬度及SEM观察  59-61
    4.3.3 夹杂物在不锈钢组织中的形态  61-64
  4.4 溶液中铁离子浓度测量评价不锈钢的耐腐蚀性能  64-66
  4.5 小结  66-67
第5章结论及展望  67-68
  5.1 结论  67
  5.2 展望  67-68
参考文献  68-73
致谢  73

不锈钢耐腐蚀性测量技术的研究

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