不锈钢在两种腐蚀试验方法的结果比较

文 | 广州威凯检测技术研究院 骆汉英

不锈钢在两种腐蚀试验方法的结果比较

文 | 广州威凯检测技术研究院 骆汉英

通过标准GM 9540P和GMW 14872两种方法的试验，评价了不锈钢SUH 409L、B409和409DG的耐蚀性，两种方法的结果表明三种不锈钢的耐蚀性能由强至弱依次为SUH 409L〉B409〉409DG。

不锈钢；循环腐蚀；失重

金属材料腐蚀是一个普遍的问题，存在于国民经济的各个领域。金属制件成品前后存放于自然环境，其腐蚀环境即为大气自然环境。汽车零部件制造的材料以金属为主，车辆的金属零件的腐蚀，不仅会影响其品质及寿命，而且因其腐蚀异常的零件极易引发交通事故，甚至造成车毁人亡的惨剧。因此对材料的耐蚀性评估尤其显为重要。大气腐蚀是一个漫长而复杂的过程，材料的寿命评估可能要经过几年甚至十几年。受经济成本制约，评估材料寿命方法分为自然大气腐蚀试验和人工加速腐蚀试验。目前人工加速腐蚀试验常作为评估材料耐蚀性的一种快速有效而经济的试验方法。

温度、湿度和腐蚀介质是引起材料腐蚀的三个因素。目前试验室常用的加速腐蚀试验方法如中性盐雾试验、铜加速乙酸盐雾试验和循环腐蚀试验等方法，它们都具备了温度、湿度和腐蚀介质三种基本要素，但是中性盐雾和铜加速乙酸盐雾试验中的温度、湿度和腐蚀介质是单一的，且仅仅模拟了大气环境

一、中性盐雾和循环腐蚀试验参数对比

中湿的过程，其腐蚀机理与大气腐蚀机理不完全一致。我们知道现实的大气环境是复杂而多变的，一年有四季之分，有晴、雨、阴天之分，且还受周围的污染物影响，所以一种理想循环腐蚀试验方法应该尽量模拟大气环境的干、潮、湿三种过程，重点应模拟干湿交替转化过程，并能较快地、重现性良好地体现最终腐蚀结果。随着对腐蚀机理深入研究，上世纪六七十年代，发展了循环腐蚀试验，以期对腐蚀的评估更为准确。

循环腐蚀试验主要影响因素有腐蚀介质、喷雾、湿热周期和干燥周期。通过不同组合与循环来模拟汽车零部件在大气腐蚀环境中的不同腐蚀过程。

通过对中性盐雾、循环腐蚀试验和户外自然状态下试验结果对比，结果表明循环腐蚀试验比中性盐雾试验更加接近户外自然状态下腐蚀情况。目前许多世界先进的汽车制造公司都将循环腐蚀试验方法作为评价汽车零部件耐腐蚀性能的认可方法。

通过表1可以得知：中性盐雾试验仅仅模拟了大气腐蚀过程中湿的过程，其试验结果与户外自然状态下的腐蚀情况存在一定的差异。GM 9540P和GMW 14872两种试验方法的条件是极其相似，都模拟了大气环境腐蚀的全部三个过程，是一种相对较理想的评价汽车零部件耐自然环境下的腐蚀试验方法。

表1.

二、试验部分

1.材料： 不锈钢SUH 409L，409DG，B409

2.主要试验设备：CCX3000循环腐蚀试验箱

3.试验方法：

排气系统中的部件是汽车腐蚀最严重的部件。其外部受到沙砾的冲击，内部受到高温废气和低温冷凝水的腐蚀，其腐蚀穿孔是常见的事。就排气管在不同环境条件的腐蚀情况，本试验选用了两种循环腐蚀试验方法进行腐蚀评估。

3.1.M 9540P方法option Ⅸ示意图：（如图1）

1循环=24h,共80个循环。此方法是用来模拟排气管在工作状态下的腐蚀情况。

3.2.MW 14872方法option 5示意图：（如图2）

1循环=24h,共70个循环。此方法用来模拟排气管在汽车停止工作之后尚有废气的情况下的腐蚀情况。

4.试验过程

将试样用丙酮除油，蒸馏水冲洗，酒精脱水，干燥后放入干燥器内静置24小时，称重，精确至0.1mg。按照上述试验方法进行试验。试验结束后，将试样用去离子水清洗，吹干并轻轻打磨掉表面的锈层。用50%HCl溶液+35g/L EDTA配成的试剂去除腐蚀产物，再用去离子水清洗，酒精脱水，吹干放入干燥器内静置24小时，称重，计算腐蚀失重。

5.试验结果

5.1.面腐蚀形貌（如图3、图4）

5.2.蚀失重（如图5、图6）

三、结果讨论与分析

图3 为SUH409L、409DG和B409不锈钢样品经过GM 9540P方法option Ⅸ循环腐蚀试验后的表观。可以看出腐蚀产物覆盖了整个样品表面，综合腐蚀失重数据看，其腐蚀程度比图4的严重。这是因为样品经历了两种腐蚀过程，即干腐蚀（高温氧化）和水溶液腐蚀（湿腐蚀）。

图1.

图2.

样品首先经过高温阶段，发生高温氧化形成氧化膜（样品变成灰黑色），样品冷却至室温，在降温过程中氧化膜受热应力和热疲劳作用，会发生开裂和剥落。进入喷雾周期，这些疏松多孔的氧化膜为空气中的氧和腐蚀介质提供了通道，当盐水均匀地喷洒在样品的表面，腐蚀介质很容易粘附在金属表面进而发生反应形成腐蚀产物；在高湿条件下，腐蚀加速进行；当湿度下降到一定的程度后，样品处于干燥状态，水膜不断蒸发，反应生成的腐蚀产物和盐晶体沉积下来。因为高温氧化加剧了金属的腐蚀进程，所以样品在第一个循环就出现均匀腐蚀（即腐蚀产物覆盖整个样品表面）。当样品再次进入高温阶段，由于积盐吸附在样品表面，此时的氧化反应变成了热腐蚀反应。具有保护作用的氧化膜在沉积的液体熔盐不断溶解而遭到破坏，结果造成材料的加速腐蚀。

图7.GM 9540P方法option Ⅸ循环腐蚀顺序图

从第一个循环结束后样品将按照图7顺序不断循环腐蚀。腐蚀程度随着时间的延长而不断加剧，表面腐蚀产物为红褐色呈颗粒状或小片状。样品进入腐蚀加速期，腐蚀产物大量剥落。从图3可以看出样品均有锈层剥落现象，其腐蚀失重B409为13.2%，SUH409L为8.4%，409DG为16.6%。

图4 为SUH409L、409DG和B409经过GMW 14872方法option 5循环腐蚀试验后的表观，可以看出腐蚀是从局部点开始。因为样品没有经过高温阶段，在自然环境下样品表面有凝聚态水膜，对金属具有一定的保护作用。当盐水润湿样品，腐蚀介质容易吸附样品的薄弱环节如缝隙、蚀坑、裂纹等内部积聚形成闭塞电池，产生局部腐蚀；进入湿热阶段，腐蚀加速进行；当湿度下降到一定的程度后，样品处于干燥状态，水膜不断蒸发，反应生成的腐蚀产物和盐晶体沉积下来。当干燥的锈层时，氧气和盐水比较容易进入底材，腐蚀进一步加剧。随着时间的延长腐蚀面积不断扩大，并逐渐发展为片状腐蚀区，最后表面布满腐蚀产物（如不锈钢409DG）。表面腐蚀产物凹凸不平。腐蚀产物呈块状或粒状。

从图片和失重数据可以看出不锈钢409DG在GMW 14872方法option 5中腐蚀比较严重，腐蚀失重达到25.4%，SUH409L为1.2%，B409为1.5%。

除去表面腐蚀产物后发现，两组样品均分布大量腐蚀坑，不锈钢409DG局部出现大量孔洞，腐蚀比较严重。

四、结论

由以上试验和测量数据得出：

（1）不锈钢SUH409L、409DG和B409经过GM 9540P和GMW 14872两种加速腐蚀试验后，表面腐蚀产物随腐蚀时间的延长不断增多，腐蚀产物呈块状或颗粒状。由于两组试验的腐蚀机理不同，出现的腐蚀形貌也不相同，经过GM 9540P方法option Ⅸ 试验的样品出现的是均匀腐蚀；而经过GMW 14872方法option 5 试验的样品出现的是局部腐蚀。

（2）针对排气管在不同环境条件下的腐蚀情况，本试验选用两种试验方法进行材料耐蚀性评估，从腐蚀失重数据可以看出两种试验方法的结果是一致的，三组不锈钢的耐蚀性能由强至弱依次为SUH 409L〉B409〉409DG。

1.肖纪美，曹楚南《材料腐蚀学原理》，2002

2. GM 9540P《Accelerated Corrosion Test》

3. GMW 14872《Cyclic Corrosion Laboratory Test》

4. 朱纯金，唐海龙《汽车零部件大气环境腐蚀试验技术探讨》，2008

Result Contrast With Two Corrosion Test Method of Stainless Steel

According to the standards of GM 9540P and GMW 14872,this paper evaluates the corrosion resistance of three different kinds of stainless steel. The result of two test methods showed that corrosion resistance of stainless steel SUH 409L was best, while that of stainless steel 409DG was worst.

stainless steel；cyclis corrosion；mass loss

骆汉英，女，汉族，1979年2月生，助理工程师，于广州威凯检测技术研究院从事人工加速腐蚀试验检验工作。