钢板弹簧断裂失效行为研究

目的研究汽车钢板弹簧断裂失效的原因。方法通过化学成分分析、硬度测试、断口形貌分析、金相组织分析等手段研究汽车钢板弹簧的失效行为。结果由于表面脱碳层过深,使得表面疲劳强度及耐蚀性降低,同时因长时间腐蚀作用在表面产生腐蚀坑及腐蚀裂纹,并且在循环外力作用下,腐蚀缺陷处产生应力集中,早期裂纹萌生于表面腐蚀缺陷处并扩展,最终导致腐蚀疲劳断裂。结论通过控制热处理条件、增加加工余量并去除脱碳层、表面喷丸处理等措施,钢板弹簧表面耐蚀及抗疲劳性能大幅提高,可有效避免脱碳引起的腐蚀疲劳断裂。     

汽车用钢板弹簧失效分析

目的 研究汽车用钢板弹簧断裂失效原因.方法 通过宏观分析、金相检验、力学性能分析、材质分析、断口电镜扫描及能谱分析等测试手段,对汽车用钢板弹簧的断裂失效原因进行分析.结果 汽车用钢板弹簧的失效模式为疲劳裂纹源于表面腐蚀坑处的高周腐蚀疲劳断裂.首先,板簧表面存在异常磨损,导致防护漆层局部脱落,裸露的金属基体在腐蚀环境下出现表面腐蚀坑,外界拉应力作用及腐蚀坑底部应力集中叠加导致早期疲劳裂纹在腐蚀坑底部萌生并扩展.其次,板簧表面存在脱碳现象,导致板簧表面硬度及强度降低,表面耐腐蚀性能下降,为早期疲劳裂纹的萌生创造了条件.结论 控制热处理质量,避免表面脱碳;做好定期维护保养,在簧片间加石墨润滑剂,防止长时间干磨或挤压碰撞导致漆层早期脱落;及时清理附着的泥水,减小腐蚀几率;对存在隐患的在用板簧及时更换.     

不同表面状态对6061铝合金耐蚀性能的影响研究

目的研究在温度和表面粗糙度不同的情况下,6061铝合金的耐蚀性能变化,并研究表面硫酸、硼酸硫酸阳极氧化对提高6061铝合金耐蚀性能的作用。方法对试样进行中性盐雾试验和电化学实验。结果随着表面粗糙度的下降,6061铝合金的耐蚀性有所提高,且表面经过阳极氧化后,试样表面盐粒沉积量大幅下降,腐蚀面积有所减少。随着温度升高,6061铝合金的耐蚀性下降,而当温度达到55℃时,试样表面出现了一定的钝化现象,当温度继续升高,钝化现象消失,腐蚀速率重新上升。结论随温度和表面粗糙度的提高,6061铝合金的耐蚀性能下降,而55℃为6061铝合金较好的钝化温度。     

热镀锌板表面钝化时的磷化工艺

热镀锌板表面钝化（铬酸盐钝化），主要是为了防止在使用过程中其表面被氧化。由于表面的钝化膜的存在。使得磷化工艺无法进行，从而影响涂装后涂层的附着力（铬酸盐钝化膜不如磷化膜附着性好）和耐蚀性能（铬离子不耐氯离子的腐蚀）。为了提高热镀锌板表面钝化后其表面的涂装性能，开发出一种适合上述条件的磷化工艺。     

喷丸强化对超高强度钢耐腐蚀性能的影响

目的提高舰载机结构疲劳关键部位的主体材料超高强度钢的耐蚀性能。方法基于实测的环境数据编制加速腐蚀试验环境谱,针对喷丸和未喷丸超高强度钢试验件在实验室条件下开展加速腐蚀试验,从宏观/微观形貌、质量损失、腐蚀速率和表面粗糙度等方面表征腐蚀行为,分析讨论喷丸强化对超高强度钢耐腐蚀性能的影响。结果超高强度钢腐蚀初期为局部点蚀,然后转变为全面均匀腐蚀。喷丸强化延缓了腐蚀形态转变的时机,喷丸试验件腐蚀速率约为未喷丸试验件的75%,加速腐蚀当量为3 a,未喷丸和喷丸试验件表面平均粗糙度分别为5.67mm和4.16mm,前者为后者的1.36倍。结论通过质量损失率、腐蚀速率和表面粗糙度的对比分析知,喷丸强化明显提高了超高强度钢的耐腐蚀性能。     

2A12铝合金在EXCO溶液中腐蚀损伤形貌演化分析

目的探索2A12铝合金在EXCO溶液中腐蚀损伤形貌的演化规律。方法开展实验室内2A12铝合金的加速腐蚀实验。为实现表面粗糙度与腐蚀损伤相关性的定量研究,首先采用3D扫描成像仪对实验样品进行扫描,取得样品微观几何特征,实现表面粗糙度值的数字化定量表征。观察样品在EXCO溶液中腐蚀损伤的发生发展过程、腐蚀形貌的演化过程,测量腐蚀样品蚀坑深度,并分析表面粗糙度对样品腐蚀损伤的影响。结果当腐蚀时间不超过6 h时,2A12铝合金样品在EXCO溶液中的腐蚀类型主要为点蚀,随着时间的延长,将向全面腐蚀发展。粗糙度值高的试件表面有打磨时形成的较深表面纹理,这些纹理制约了点蚀坑的扩展,使蚀坑沿纹理的方向发展,有演化为微裂纹的可能性,蚀坑边界的不规则处也会萌生微裂纹。粗糙度值较小的样品,腐蚀损伤也较小,但粗糙度对腐蚀损伤的影响随时间的延长而减弱。结论常温下,2A12铝合金在EXCO溶液中首先发生点蚀,由于蚀坑向四周扩展的速度快于深度方向,使腐蚀类型从点蚀向全面腐蚀演变。表面粗糙度对2A12铝合金样品腐蚀损伤形貌的演化有重要影响,表面微观几何特征通过制约蚀坑扩展方向的方式来改变样品的腐蚀行为,并造成腐蚀损伤的明显差异。随着腐蚀时间的延长,材料逐渐失去其原有表面微观几何特征,表面粗糙度对腐蚀行为的影响下降。     

热镀锌板表面硅烷处理耐蚀性能的研究

将镀锌钢板经表面处理后涂覆硅烷,研究成膜后的耐蚀性能。在3.5%NaCl溶液中的电化学极化曲线测试和交流阻抗表明,涂覆硅烷膜后,硅烷膜的存在能够明显地抑制腐蚀过程中的阴极和阳极反应,使电荷转移阻力大增,显著降低了锌的腐蚀速率,耐蚀效果较好。初步讨论了硅烷膜的成膜及耐蚀机理。     

两种低合金钢在深海环境下腐蚀行为规律研究

目的研究两种低合金钢材料在不同深度海水环境下的腐蚀行为规律。方法通过深海实海试验,研究10CrNi3MoV与E47两种船用低合金钢在1200、2000、3000 m深度海水环境下暴露0.5、2 a的腐蚀行为规律。借助于三维视频显微镜和XRD等技术,分别进行腐蚀形貌观察与腐蚀产物成分分析,结合腐蚀动力学数据,对比研究两者深海环境耐蚀性能的优劣。结果不同深度环境下,腐蚀产物分内外两层,锈层下表面形态相对平整,存在大量细小点蚀坑。随深度的增加,点蚀坑数量呈增加趋势。腐蚀初期,2000m腐蚀速率和点蚀深度最低,随暴露时间的推移,锈层中α-FeOOH的含量明显提升,腐蚀速率均呈下降趋势。结论10CrNi3MoV深海耐蚀性劣于E47,初期2000 m深海腐蚀性略差,深度增加有利于两者点蚀形核过程。随着时间的推移,锈层对基体具有一定的保护作用,点蚀纵深发展阻力增大。     

浸泡时间对X60钢SRB电化学腐蚀行为影响研究

利用极化曲线,电化学阻抗谱,扫描电镜,能谱分析和微生物分析等方法对X60钢在灭菌培养基和接种硫酸盐还原菌(SRB)培养基中浸泡2h和浸泡240h后的腐蚀行为进行了对比研究.结果表明:浸入初期,相比灭菌介质,含SRB介质中X60钢表面上SRB的初始吸附成膜具有一定的保护作用,这使其耐蚀性能有所提高.浸泡2h后,SRB菌落代谢过程的阴极去极化作用使X60钢表面产生明显点蚀形貌,加速了X60钢的腐蚀,使其耐蚀性能下降.     

模拟海洋全浸区环境下A517海工钢的腐蚀机理研究

目的 探究 A517 海工钢在海洋全浸区环境下的腐蚀机理。方法 通过模拟海洋全浸区腐蚀环境,利用失重法、SEM、EDS、XRD、电化学等测试技术,分析A517钢的腐蚀行为历程,并探讨其在全浸区的腐蚀机理。结果A517钢在厚度方向上的最大电位差为 13 mV,小于发生电偶腐蚀的最小电位差50mV,说明材料在厚度方向上的腐蚀敏感性一致。随浸泡时间的延长,腐蚀质量损失量逐渐增加,平均腐蚀速率先降低、后升高、最后趋于稳定,腐蚀速率约为 0.127 mm/a。结论 腐蚀动力初期主要是由溶解氧的极限扩散控制,后期则是腐蚀产物的氧化还原电荷转移控制。腐蚀首先在 Al₂O₃、MgO 等夹杂物处萌生扩展,腐蚀产物出现明显的分层现象,外锈层主要是疏松易脱落的γ-FeOOH,内锈层主要是致密均匀的 Fe₃O₄,同时锈层中还检测到了β-FeOOH和α-FeOOH的存在。锈层中存在大量微裂纹,削弱了产物膜的保护作用,促进了腐蚀的进行。     

Q345钢在不同pH值人工海水中的电偶腐蚀行为研究

目的 研究不同pH值的人工海水环境中电偶腐蚀对金属的影响。方法 利用自行设计的可拆卸电极,采用浸泡法和电化学方法,结合宏观和微观腐蚀形貌,对Q345钢在不同pH人工海水中的电偶腐蚀行为进行分析。结果 在浸泡初期,不同pH值海水环境中电连接电极间的电位差相差较小,不易发生电偶腐蚀;浸泡至14 d,电极间的电位差相差较大,这表明不同电连接电极之间发生明显的电偶腐蚀。与自腐蚀相比,pH为7.50和8.40的电偶腐蚀的腐蚀电位较大,腐蚀电流密度较小,腐蚀产物膜电阻Rp较大,说明在pH值为7.50和8.40时,电连接电极间的腐蚀以自腐蚀为主。在pH值为7.80和8.70时,电连接电极间发生明显的电偶腐蚀。自腐蚀电极表面的腐蚀产物较少,锈层结构疏松。电偶腐蚀中,在pH为7.50和8.40的电极表面的腐蚀产物较少,锈层结构致密;pH为7.80和8.70的电极表面的腐蚀产物较多,锈层结构比较疏松。结论 通过研究2种腐蚀行为的差异,分析pH值的不同对电偶腐蚀的影响,为海洋环境金属材料的腐蚀防护提供数据支持。     

锈层对船体钢耐腐蚀性能影响研究

选择5种不同类型的船体钢,在3%(质量分数)NaCl溶液中浸泡1 a,用金相显微镜观察内、外锈层形貌特征和腐蚀形貌,分析锈层下钢的腐蚀特征;记录自腐蚀电位(OCP)的变化,评价锈层对腐蚀倾向性的影响;利用电子探针(EMPA)分析锈层的形貌和内锈层元素分布;通过计算质量损失得到钢的平均腐蚀速率。结果表明,外锈层对钢腐蚀的影响较小;内锈层的缺陷与钢腐蚀形貌中的腐蚀坑对应;当钢中的Ni和Cr元素含量较高时,由于Cr元素在其内锈层和基体交界面富集,其平均腐蚀速率最小。     

Cl-作用下AerMet100钢在盐雾环境中的 微区电化学行为

目的对Cl~-作用下AerMet100钢在盐雾环境中的腐蚀和微区电化学行为进行研究。方法通过开展盐雾腐蚀试验,对AerMet100钢的腐蚀形貌和腐蚀产物进行研究分析。盐雾试验不同时间后,通过SKP测试,得到试样的表面电位分布,通过Gauss拟合,对试样表面扫描开尔文电位的分布和变化情况进行分析。结果 AerMet100钢在盐雾腐蚀试验过程中的腐蚀行为从点蚀开始,逐渐发展为均匀腐蚀。腐蚀产物分为内外两层,外层疏松,内层致密。由于腐蚀反应过程中生成大量铁的氧化物及羟基氧化物,因此,内外层腐蚀产物中含有大量的Fe、O元素;内外锈层中均含有少量的Cl元素,表明Cl~-参与了腐蚀反应过程;内外锈层中Cr、Co、Ni等合金元素的存在,使得锈层具有离子选择性、致密性,加速了锈层的产生。未腐蚀的试样表面电位分布比较均匀,集中程度较高,即电位差较小,总体电位差为152 mV,有少量表面活性点随机分布,此时试样表面阴极和阳极分布不规则。盐雾试验3天后,试样表面电位正移,分布趋于分散,电位差增大,总体电位差为270m V,产生较为明显的阴极区和阳极区,由于吸附在试样表面活性点附近的Cl~-破坏了表面的氧化膜,腐蚀情况逐渐发生。盐雾试验6天后,试样表面电位进一步升高,分布更为分散,电位差略有减小,总体电位差为180 mV,由于腐蚀产物层的不断扩展,试样表面已经分为明显的较大面积的阴极区和阳极区。结论 Cl~-的侵蚀作用破坏了基体表面的氧化膜,使得AerMet100钢的腐蚀在夹杂物处发生。腐蚀产物能够阻碍Cl~-的渗透,对基体具有保护作用。     

三种除锈方式对Q235钢表面涂层耐蚀性能的影响

目的对比研究3种不同除锈方式(打磨除锈、先除锈后磷化、除锈-磷化一体化)处理Q235钢表面后,对涂层的耐腐蚀性能的影响。方法在3种除锈方式处理后的Q235钢表面喷涂石墨烯环氧富锌底漆,测试涂层的附着力,通过中性盐雾试验测试涂层的耐腐蚀性能。结果Q235钢经过除锈-磷化一体化处理后,表面性能变优,涂层附着力达到13.6MPa,1000h中性盐雾试验后,涂层不起泡、不脱落,腐蚀程度小。结论除锈-磷化处理Q235钢表面可有效提高防腐涂层的耐蚀性能,与先除锈后磷化相比,简化了工艺过程。     

重轨钢腐蚀的研究进展

钢轨的腐蚀关乎铁路运营效益和运输系统的安全等重大问题,重轨钢的耐腐蚀性同强度、硬度、耐磨性一样重要,应高度重视对重轨钢耐腐蚀性能的研究。介绍了国内外重轨钢的研究,主要概述在重轨钢加入Cr、Nb、Cu、Si、Mn、Ti、Al、Cr或Ni等不同合金元素,对重轨钢耐腐蚀性能的影响。介绍不同组织(珠光体、贝氏体、马氏体、奥氏体)的重轨钢,以及这些组织对重轨钢耐腐蚀性能的影响,并说明了不同的热处理或加工工艺对重轨钢耐腐蚀性能好坏的影响。最后结合重轨钢腐蚀机理、锈层形成机理和电化学过程以及影响金属大气环境腐蚀的主要因素,提出了几点提高重轨钢耐腐蚀性的研究方向。     

30CrMnSiA高强钢在北京地区的大气腐蚀研究

利用失重分析、形貌观察、断面分析和电化学交流阻抗谱等研究了30CrMnSiA高强钢在北京地区大气腐蚀的动力学规律和腐蚀特征。结果表明,30CrMnSiA高强钢在北京的大气腐蚀速率经历了腐蚀初期由快到慢和腐蚀3 a后由慢到快的过程。在大气暴露1,2,3,5 a的30CrMnSiA样品中,暴露3 a的样品锈层最致密,对侵蚀性离子的阻挡作用最强,相应腐蚀速率最低;30CrMnSiA高强钢在大气腐蚀的锈层既可以生长得非常致密,也可因为过厚产生内应力,从而导致锈层破裂;3 a后,30CrMnSiA样品锈层的开裂加速了腐蚀。     

EH32钢在人工海水中的流动加速腐蚀行为研究

目的 明晰流场、传质和锈层在EH32钢流动加速腐蚀过程中的协同作用机理。方法 利用射流喷射系统研究EH32钢的流动加速腐蚀行为,并基于CFD仿真模拟流场分布情况,最后通过微观形貌表征分析EH32钢的腐蚀形貌。结果 在射流喷射系统中,试样表面的流场分布不均匀,根据锈层的颜色可分为不同区域,喷嘴正对区域锈层最厚,但疏松多孔,形成凹坑,腐蚀最严重。远离喷嘴区域锈层逐渐减薄,但更致密,腐蚀形貌转变为“flow mark”和点蚀。结论 流场严重影响着腐蚀产物的分布,正应力高、剪切应力低的区域形成的锈层厚且疏松多孔,正应力低、剪切应力高的区域形成的锈层薄,但更致密。反应生成的阳极液随流体的转移过程导致了“flowmark”损伤形貌的形成,致密的锈层抑制了阳极液的转移,导致了点蚀坑的损伤形貌。锈层和阳极液的累积使得喷嘴中心区域表现为主要阳极区,腐蚀损伤最为严重,而远离中心区域由于致密的腐蚀产物抑制了传质过程,腐蚀速率较低。流场、锈层以及传质三者的协同作用决定了流动加速腐蚀行为。     

AF1410高强度钢大气腐蚀试验研究

目的研究AF1410高强度铜在北京地区大气环境中腐蚀特点和腐蚀规律。方法通过AF1410高强度铜的自然大气暴露试验,利用质量损失分析、断面分析、表面分析和电化学分析等方法分析试样。结果AF1410高强度钢在北京大气环境中腐蚀速率在腐蚀初期随腐蚀产物厚度的增加而逐步减小;随着暴露时间的延长,腐蚀产物由于厚度增加,以及其它环境因素的综合作用,导致其开裂直至脱落,腐蚀速率增加;之后又随腐蚀产物厚度增加,腐蚀速率减小。试样在暴露5年后,腐蚀产物厚度增加,腐蚀开裂、脱落现象明显加重。结论AF1410高强度钢在北京大气环境中腐蚀速率呈现反复升降的过程。     

浸水率对低合金钢海水腐蚀行为的影响

目的计算不同浸水率试样的平均腐蚀速率,并与全浸条件下的腐蚀行为进行对比研究。方法采用电化学测量技术,测量不同干湿循环后试样在海水中的开路电位、极化电阻和电化学交流阻抗,分析不同浸水率对低合金钢电化学性能的影响。利用三维视频显微镜观察不同浸水率试样的腐蚀形貌,采用X射线分析仪分析锈层组成。结果干湿交替条件下低合金钢的腐蚀速率比全浸条件下增大1个数量级,自腐蚀电位正移150 mV左右,极化电阻增大2个数量级;且随着浸水率增大,腐蚀速率减小,自腐蚀电位无明显变化,试验初期电阻增大,但是试验后期无明显变化。结论观察腐蚀形貌和锈层组成,全浸条件下以FeOOH为主,干湿交替条件下出现较多的Fe3O4。     

Si对低合金钢耐海水腐蚀性能影响的电化学研究

目的研究Si对低合金钢耐海水腐蚀性能的影响。方法采用真空电弧炉冶炼了不同硅含量的低合金钢,通过极化试验研究钢在海水中的腐蚀特性。采用交流阻抗和线性极化研究锈层对钢的保护作用,并对夹杂物进行SEM及EDAX分析。结果当硅的质量分数小于0.9%时,其在海水中的腐蚀速度随硅的质量分数增加而增加;当硅的质量分数大于0.9%时,其在海水中的腐蚀速度随硅含量的增加而减小。随浸泡时间延长,钢的耐蚀性降低。结论 Si的质量分数为0.9%时,钢耐蚀性的最好,锈层对钢的腐蚀不具有保护作用。