盐雾环境中40CrNiMo钢初期腐蚀行为及电化学性能演化规律

吴省均，陈跃良，卞贵学，张勇，王安东，黄海亮，魏梓林

盐雾环境中40CrNiMo钢初期腐蚀行为及电化学性能演化规律

吴省均，陈跃良，卞贵学，张勇，王安东，黄海亮，魏梓林

（海军航空大学青岛校区，山东 青岛 266041）

研究40CrNiMo钢在模拟海洋环境中的锈层及电化学性能初期演化规律。采用中性盐雾试验模拟海洋大气环境，通过光学显微镜、EDS、XRD等手段表征40CrNiMo钢内、外锈层微观结构及成分的变化。通过动电位极化、交流阻抗谱及微区电化学技术研究电化学性能的演化规律。40CrNiMo钢在盐雾环境中由点蚀逐渐发展为均匀腐蚀，最大腐蚀坑深度的演化规律为=87.7870.325，腐蚀动力学规律为Δ=6.0910.738。盐雾4 d后锈层出现分层，7 d后内锈层显著增厚。黄色疏松外锈层主要成分为γ-FeOOH；黑色致密内锈层主要成分为α-FeOOH和Fe3O4，并且在与基体接触界面出现Cr元素富集。极化曲线与EIS测量结果具有较好的相关性，表明40CrNiMo钢的腐蚀速率先增大后减小再增大；而SKP测量结果显示，盐雾环境中试样表面迅速形成阴、阳极区，盐雾7 d后试样表面Volta电位由225 mV持续增大至884 mV，盐雾11 d后降低至609 mV。盐雾1 d后锈层疏松多孔，为反应的发生提供了湿润的环境，加快腐蚀速率。锈层随盐雾时间的延长逐渐增厚致密，氧还原反应被抑制，对基体的保护作用愈发凸显；盐雾7 d后，锈层中γ-FeOOH还原反应的活性逐渐增强，阴极同时发生氧还原与腐蚀产物还原2个平行的阴极反应，反应速率增快后趋于稳定。

40CrNiMo钢；盐雾试验；锈层；电化学性能；微区电化学

在沿海机场服役的飞机需长期在高温、高湿、高盐雾的恶劣海洋环境中完成各种战训任务[1]。腐蚀会造成关键部位性能加速退化，直接影响飞机结构的可靠性、安全性和经济性。掌握材料在复杂环境中的腐蚀行为、明晰腐蚀机理是飞机日历寿命设计以及环境适应性分析等重大课题的关键先行研究[2]，而材料的初期腐蚀行为对于理解腐蚀机理至关重要，因为腐蚀初期锈层的成分、结构以及微量合金元素再分配等细微差异会对材料长期腐蚀行为产生显著影响[3]。

目前，诸多学者对钢材在海洋环境中的腐蚀问题展开了广泛深入的研究。Nishimura等[4]发现碳钢在海洋大气和工业大气环境中的腐蚀速率最大，并指出耐候钢内锈层中的纳米氧化铁增强了碳钢的耐蚀性。Fan等[5]的研究结果显示，碳钢和耐候钢在模拟海洋环境中的腐蚀过程均可以分为2个阶段，初始阶段的腐蚀速率大于第2阶段。耐候钢在整个腐蚀过程中的耐蚀性优于碳钢，但耐候钢内锈层的自修复过程对耐蚀性的影响不大。Guo等[6]发现300M钢在海洋环境干湿交替过程中，外锈层的主要成分为α-FeOOH，含有α-Fe2O3的内锈层对防护性能起主要作用，而含有大量α-FeOOH、γ-FeOOH的外锈层的黏结性能及密度随外锈层厚度的增加而降低。

极化测量和阻抗谱测试（EIS）等方法是研究腐蚀问题的有效手段，然而这些传统方法只能表征电极表面的宏观电化学行为，不能体现局部区域的细微差异[7]。因此，可以检测界面状态微小变化的微区电化学技术成为近年来的研究热点。孙敏等[8]利用扫描开尔文探针（SKP）研究了AerMet100新型超高强度钢在盐雾环境中的电化学特性，结果显示，盐雾腐蚀后，试样表面Volta电位大幅上升，腐蚀产物在微观上的不均匀分布造成Volta电位的不均匀分布。钱昂等[9]得到了相近的试验结果。陈跃良等[10]利用SKP研究了渗氮38CrMoAl钢在盐雾环境中的腐蚀行为，发现在盐雾初期，渗氮层对金属基体具有较好的保护作用，然而随着盐雾时间的延长，渗氮层破损，锈层（主要成分为Fe3O4、α-FeOOH）逐渐起主导作用，通过阻碍O2及Cl‒扩散来减缓腐蚀速率。

40CrNiMo钢具有良好的力学性能和热稳定性，是航空传动轴、飞机起落架等关键结构的主要用钢[11-12]，然而40CrNiMo钢在海洋环境中的锈层演化规律还有诸多细节没有掌握，同时也缺少采用微区电化学方法的相关研究报道。因此，本工作通过盐雾试验模拟海洋环境，将腐蚀动力学、EIS等传统分析方法与SKP等先进试验手段相结合，对40CrNiMo钢在盐雾环境中的锈层及电化学性能初期演化规律进行深入研究，以期为飞机关键部位的材料选择、维修周期的确定以及日历寿命设计提供一定参考。

1 试验

1.1 材料

试验材料为凌源钢铁集团有限责任公司生产的40CrNiMo圆钢，热处理工艺为870 ℃保温2 h后油淬，再在(500±20) ℃回火4 h。使用合金光谱分析仪（BRUKER S1 Titan 600，德国）测得其化学成分列于表1。使用金相显微镜（Olympus bx53m，日本）观察其金相组织（图1），可见40CrNiMo钢调质处理后主要为回火索氏体，同时含有少量针状铁素体。电化学试样尺寸为10 mm×10 mm×10 mm，将工作平面逐级打磨至2500#。失重试样尺寸为50 mm× 25 mm×2 mm。试验前所有试样经无水乙醇超声波清洗除油，冷风吹干后置于真空干燥箱中备用。

表1 40CrNiMo钢的化学成分

图1 40CrNiMo钢的显微组织

1.2 盐雾腐蚀试验

根据标准ASTM B117在盐雾试验箱（Köhler HKT 3000，德国）中进行中性盐雾试验，腐蚀溶液为5%NaCl溶液，试验温度为(35±0.5) ℃，沉降量为1.68 mL/(80 cm2·h)。分别试验1、2、4、7、11 d后取出3个电化学试样及3个失重试样。为了清除试样表面的沉积盐并尽量减小对腐蚀产物的影响，先将腐蚀后试样在室内放置1 h自然干燥，然后先后用去离子水、无水乙醇轻轻冲洗，最后冷风吹干备用。

1.3 腐蚀动力学分析

使用高精度天平（Ohaus AX223ZH，美国，精度1 mg）测量盐雾不同时间后已干燥的带锈失重试样质量，随后根据标准GB/T 16545—2015给出的化学法去除腐蚀产物，充分干燥后称量。每组增、失重数据均取3个平行试样的平均值。

1.4 电化学分析

使用电化学工作站（PARSTAT 4000，美国）测试盐雾不同时间后带锈试样的动电位极化曲线和EIS。测试采用三电极体系，待测样品为工作电极，面积为1 cm2，饱和甘汞电极和铂电极分别为参比电极和对电极。测试前将待测试样浸泡1 h得到其开路电位（OCP）。极化曲线测量电位范围为‒0.5～0.5 V（vs. OCP），扫描间隔为0.5 mV，扫描速率为0.166 7 mV/s。EIS测试在开路电位下进行，频率范围为105～10‒2Hz，激励信号为幅值10 mV的正弦波，每次测量49个数据点。

使用扫描Kelvin探针（Princeton VersaScan，美国）测量不同腐蚀时间后带锈试样的表面电位分布。测试环境为实验室空气，扫描范围为8 000 μm× 8 000 μm，步长为200 μm，探针直径为250 μm，振动频率为80 Hz，振幅为30 μm，距离试样表面最高点约100 μm。

1.5 锈层形貌及成分分析

使用体式显微镜（Olympus dsx10uzh，日本）观察盐雾不同时间后试样表面及截面形貌。使用SEM（Coxem EM-30PLUS，韩国）自带的能谱分析仪（EDS）对锈层截面元素分布进行分析。分别使用硬毛刷、小刀剥离外、内层腐蚀产物，研磨后使用XRD（PANalytical Empyrean X，荷兰）进行物相分析。测量采用Cu靶，电压为45 kV，电流为40 mA，测量范围为10°～90°，扫描速率为0.1 (°)/s。

2 结果及分析

2.1 腐蚀动力学

式中：A为常数；n为常数，反映锈层对金属基体的保护作用[16]。若n<1，锈层起保护作用；若n>1，锈层加速腐蚀。失重数据的拟合结果为，相关系数R2=0.995 5，表明锈层对金属基体起到一定的保护作用。

2.2 锈层形貌及成分分析

盐雾不同时间后带锈试样表面及截面形貌分别见图3、图4。盐雾1 d后，40CrNiMo钢呈现出局部腐蚀特征，试样表面可明显区分出锈层覆盖区及裸露金属区。锈层覆盖区可观察到大片较为平坦的腐蚀产物，透过疏松外锈层可以观察到黑色内锈层（图3a插图）。裸露金属区发生点蚀，腐蚀产物呈烟囱状覆盖于点蚀坑之上（图3b插图）。随着盐雾时间的延长，锈层覆盖率逐渐增大，盐雾4 d后试样表面几乎观察不到裸露金属区；盐雾7 d后外锈层颜色由红褐色逐渐过渡为黄褐色。

由于锈层厚度在宏观上分布不均匀，因此本文并未对锈层厚度进行定量分析。观察图4可以发现，盐雾1～4 d后锈层厚度缓慢增大，7 d后陡然增大。盐雾4 d后锈层分层，黑色内锈层较致密，黄褐色外锈层存在大量微空洞。采用EDS线扫描测量锈层截面中的Cr元素含量，结果见图5，可以发现锈层中含有Cr元素，而且内锈层与基体的接触界面处出现Cr的明显富集。Cr元素是常用的耐蚀合金元素，耐蚀机理是在生成FeOOH的过程中Cr会替代部分Fe生成α-(CrFe1‒x)OOH，α-(CrFe1‒x)OOH可以使锈层致密并且具有阳离子选择性，阻碍Cl‒等阴离子对基体的侵蚀[17]。

图6为盐雾不同时间后40CrNiMo钢内、外锈层的XRD测试结果。由图6可知，40CrNiMo钢腐蚀过程中内、外锈层成分相同且不随盐雾时间的延长而发生改变，均为α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe3O4。外锈层的主要成分为γ-FeOOH，Fe3O4、α-FeOOH含量随盐雾时间的延长而逐渐增多；内锈层中γ-FeOOH含量少，Fe3O4、α-FeOOH含量在盐雾1～2 d时较少，盐雾4 d后明显增多并保持相对稳定。

图3 40CrNiMo钢盐雾不同时间后的表面形貌

图4 40CrNiMo钢盐雾不同时间后的截面形貌

图5 Cr元素在锈层中沿锈层截面深度方向的EDS线扫描结果

腐蚀初期，裸露金属与腐蚀电解质直接接触，试样表面迅速形成大量腐蚀微电池，阳极发生Fe的活性溶解〔式（2）〕，生成的Fe2+与溶解在液膜中的Cl‒结合生成FeCl2·4H2O〔式（3）〕，进而生成Fe(OH)2〔式（4）〕。Fe(OH)2不稳定，会被氧化成Fe(OH)3〔式（5）〕，进而生成γ-FeOOH〔式（6）〕。γ-FeOOH主要分布在外锈层[18]，而且晶体稳定性低，在盐雾环境中会发生向α-FeOOH转变的相变反应，这种反应是γ-FeOOH溶解再结晶的过程，会引起体积变化，易在外锈层诱发裂纹或孔洞等缺陷[19]。此外，Cl‒的强侵蚀性不仅可以使金属发生点蚀，也会造成腐蚀产物发生局部溶解，导致外锈层疏松多孔[8]，这与试验观察到的现象相符（图4）。γ-FeOOH的电化学活性较高，可通过阴极反应生成致密的Fe3O4〔式（7）〕。致密Fe3O4倾向于在靠近金属表面的内锈层侧生成[19]，这与内锈层XRD结果中较强的Fe3O4衍射峰相对应。

图6 40CrNiMo钢盐雾不同时间后腐蚀产物的XRD图谱

图7 盐雾不同时长后40CrNiMo钢去除锈层后的表面形貌

表2 40CrNiMo钢盐雾不同时间后的最大腐蚀坑深度

Tab.2 Maximum corrosion pit depth of 40CrNiMo steel after different periods of salt spray

图8 最大腐蚀坑深度与盐雾时间的拟合曲线

2.3 动电位极化曲线

盐雾不同时间后40CrNiMo钢带锈试样的动电位极化曲线如图9所示，由于阳极段没有出现明显的Tafel区，因此采用阴极段拟合得到腐蚀电位（corr）及腐蚀电流密度（corr），结果见表3。各曲线阳极段均为Fe的活性溶解，没有出现钝化区，这表明40CrNiMo钢的耐腐蚀性能较弱，腐蚀过程主要受阴极反应控制。随着盐雾时间的延长，阳极电流密度略有减小，说明锈层对Fe的阳极溶解起到一定的抑制作用，与腐蚀动力学、锈层成分分析结果相同。

图9 盐雾不同时间后40CrNiMo钢的极化曲线

表3 极化曲线的拟合结果

Tab.3 Fitting results of polarization curve

由2.1、2.2节分析可知，盐雾4 d后，腐蚀产物在试样表面的覆盖率及致密程度逐渐增加，增大了对溶解氧向反应界面扩散的阻碍程度，此时阴极过程应该受抑制，腐蚀电流密度应该减小。但是观察极化曲线阴极段及表3发现，随着腐蚀时间的延长，阴极斜率反而减小，腐蚀电流密度反而有增大的趋势。结合XRD分析结果（图6b）可知，盐雾4 d时内锈层Fe3O4衍射峰显著增强，说明γ-FeOOH的阴极还原反应迅速发生〔式（7）〕，阴极过程加快，这是电流密度在传质过程受抑制时反而增大的原因。由此可知，盐雾4 d后，极化曲线阴极段是溶解氧还原与γ-FeOOH还原这2个平行反应的综合反应。

2.4 EIS分析

图10为40CrNiMo钢盐雾不同时间后带锈试样的EIS谱。观察图10a可以发现，未腐蚀试样的Nyquist曲线由中高频单一容抗弧和低频韦伯（Warburg）阻抗构成，随着腐蚀的进行，Nyquist曲线演化为双容抗弧，盐雾4 d后，低频段Warburg阻抗消失。容抗弧数量的变化代表随着腐蚀的进行试样表面锈层结构发生明显变化，Warburg阻抗的消失表示电极反应的控制步骤发生改变[20-21]，因此将腐蚀过程分为3个阶段—未腐蚀、盐雾1～2 d和盐雾4～11 d，分别用图11所示等效电路对不同阶段的EIS进行拟合。图11中，s、ct、f分别表示溶液电阻、双电层电荷转移电阻和锈层电阻，dl、f分别代表双电层电容和锈层电容，为Warburg阻抗，用于拟合半无限线性扩散。另外，由Bode相角曲线可知，测试范围内相角均小于90°，说明此时电极的双电层响应偏离了理想电容行为，即“弥散效应”，这主要与试样表面的传质和弛豫过程的局部不均匀性及表面粗糙度有关[22]，故在等效电路中采用常相位角元件（CPE）代替电容元件。CPE的阻抗可表示为：

式中：j为虚数单位；为交流信号角频率；0为容抗导纳的模值；为弥散系数，表示“弥散效应”的偏离程度。采用Zsimpwin软件拟合EIS数据，结果总结于表4。f反映锈层厚度的变化，但是锈层的保护性能由厚度、结构、成分等多因素共同决定，因此ct更能反映锈层对腐蚀速率的影响。

Bode相角曲线中极值的数量对应的是电化学过程中时间常数的数量[23]。观察图10b可知，各曲线在中频段（1～100 Hz）均存在1个峰，此峰对应氧还原反应的时间常数，峰的强度反映氧还原反应的活性变化。未腐蚀试样的中频峰强度最大，对应的是金属基体与腐蚀溶液直接接触，氧还原反应迅速发生，并且Nyquist曲线低频段出现Warburg阻抗，表明金属界面的溶解氧被迅速消耗而得不到及时补充，溶解氧的扩散过程是此时的控制步骤。盐雾1 d时ct减小，而盐雾2 d时ct再增大，这是因为盐雾1 d时内锈层薄且不够致密（图4a），无法对基体起到保护作用，而γ-FeOOH向α-FeOOH的相变反应以及Cl‒的强侵蚀性造成外锈层疏松多孔（图3a），相当于增大了阴极反应表面积，同时疏松多孔的外锈层还可以让溶解氧及水进入锈层内部并停留，造成局部湿润的环境，因此与未腐蚀试样相比，盐雾1 d时腐蚀过程处于加速状态，ct减小。盐雾2 d时，试样表面锈层逐渐增厚、覆盖面积逐渐增大，对离子扩散的抑制作用逐渐增强，ct增大。但由图10b可见，盐雾1、2 d时中频峰强度虽然比未腐蚀时下降13°左右，但强度依旧很大，并且Nyquist曲线低频段仍存在Warburg阻抗且值比较稳定，此外结合前文分析结果：盐雾2 d后试样表面仍存在宏观可见的裸露金属（图3c）；内锈层Fe3O4、α-FeOOH含量较少（图6b），锈层不够致密（图4b），此时锈层对金属基体的保护作用十分有限，金属界面上氧的去极化反应仍非常迅速，溶解氧在溶液中的扩散过程仍是此时的控制步骤。盐雾4 d时试样表面腐蚀产物逐渐增厚、致密（图4c），覆盖率逐渐增大（图3c），Bode相角曲线的中频峰峰值继续下降，表明氧还原速率放缓，此时相对致密的锈层阻碍了金属离子在金属表面沉积及氯离子在合金表面吸附，对金属基体的保护作用愈发明显，并且Nyquist图不再出现扩散阻抗，表明盐雾4 d时反应由扩散控制逐步转变为电化学活化控制。

图10 盐雾不同时间后40CrNiMo钢的阻抗谱

图11 等效电路

表4 等效电路拟合结果

Tab.4 Fitting results of equivalent cirucit

随着盐雾时间进一步延长，锈层显著增厚（图4d），Bode相角曲线的中频峰峰值进一步下降，腐蚀11 d时中频峰已经不太明显，表明此时溶解氧的还原反应受到强烈抑制。但是ct在盐雾4 d时达到极大值107.9 Ω·cm2后减小至71.65 Ω·cm2并保持相对稳定，这表明腐蚀后期腐蚀速率在氧还原被明显抑制的前提下却有所增大，与极化曲线测试结果（表3）表现出相同的规律。观察图10b插图还可以发现，虽然中频峰强度不断降低，但是低频峰（10‒2～1 Hz）峰值强度明显上升，低频峰对应的是金属与腐蚀产物界面电化学反应，是Fe活性溶解与反应产物还原的综合反应。由极化曲线阳极段（图9）可知，随着盐雾时间的延长，Fe阳极溶解的速率略有降低，因此Bode相角曲线低频峰强度的上升表明γ-FeOOH的还原反应速率明显增快，这是腐蚀后期ct减小的原因。除了腐蚀产物参与阴极反应，腐蚀后凹凸不平的试样表面相当于增大了与腐蚀介质的接触面积，这可能也为腐蚀后期腐蚀速率的增大做出了一定的贡献。

2.5 SKP分析

盐雾不同时间后40CrNiMo钢带锈试样表面形貌及Volta电位分布如图12所示（上层和中间的小图分别为Volta电位的三维图和二维图），采用Guassian概率分布对Volta电位分布进行拟合[10]，见式（9）。

式中：v为Volta电位；为常数；为Guassian分布期望，代表电位均值；为Guassian分布标准差，代表电位分布的离散程度。拟合结果及拟合曲线分别见表5和图13。

未腐蚀试样表面Volta电位分布比较均匀，集中在‒11.66 mV左右，标准差仅为27.225。图12a可见活性点呈随机分布，当电解质液层存在时，不均匀的电位必然导致阴、阳极区的形成，其电位差是微电偶腐蚀的推动力。盐雾1 d后，由于盐雾对40CrNiMo钢表面的活化作用，局部区域电位显著降低，电位均值下降至‒212.592 mV，试样表面出现明显的阴、阳极区，标准差增大至52.938。对照锈层照片及SKP结果可以发现，盐雾1 d后试样表面发生非均匀腐蚀，锈层覆盖区的Volta电位明显高于裸露金属区，这是因为腐蚀产物堆积导致电子逸出困难。盐雾2 d后试样表面仍由高电位的锈层覆盖区（阴极区）及低电位的裸露金属区（阳极区）组成。观察表5可以发现，盐雾1、2 d后，阳极区电位保持相对稳定，而阴极区电位显著升高，平均电位升至‒137.931 mV，标准差扩大至77.955。盐雾7 d后，40CrNiMo钢试样表面Volta电位显著下降至‒680.44 mV，标准差及电位范围分别显著增大至149.802和‒156～ ‒1 040 mV，这表明腐蚀推动力增强，腐蚀速率增加。盐雾11 d后，电位平均值上升至‒271.727 mV，标准差缩小至97.963。前文分析可知，盐雾11 d时锈层已覆盖整个试样表面且显著致密增厚，阻碍腐蚀介质进入基体界面。

SKP测得的Volta电位v与工作电极的腐蚀电位corr存在的关系见式（10）[24]。

式中：Wref为参比电极功函数；F为法拉第常数；Eref/2为参比电极的半电池电势。对于确定的测量体系，Wref和Eref/2均为常数，因此工作电极在空气中的Ev与Ecorr成正比[25]。由表5可见，盐雾1、2 d后，SKP与极化曲线的测量结果（表3）表现出相同的变化趋势。而在盐雾中后期（4～11 d），腐蚀规律并不完全对应，这可能是因为SKP仅能测得试样表面的电位分布，而极化曲线是阳极金属溶解，阴极氧与腐蚀产物还原，反应物及反应产物扩散、吸附等一系列现象的综合反应。

表5 Gaussian分布拟合结果

Tab.5 Fitting results of Gaussian distribution

图13 盐雾不同时间后40CrNiMo钢表面Volta电位的Guassian概率分布

3 结论

2）盐雾环境中形成的稳定锈层对40CrNiMo钢基体具有一定的保护作用。盐雾4 d后锈层出现分层，7 d后内锈层显著增厚。黑色致密内锈层的主要成分为Fe3O4，靠近金属基体处出现Cr元素的富集；黄褐色疏松外锈层的主要成分为γ-FeOOH。

3）盐雾初期试样表面迅速形成阴、阳极区，疏松锈层为腐蚀的发生提供了湿润的环境，腐蚀速率加快；随着盐雾时间的延长，锈层覆盖率、厚度及致密程度均逐渐增加，溶解氧的还原反应受到抑制，腐蚀速率放缓；盐雾4 d后，γ-FeOOH阴极还原活性逐渐增强，溶解氧还原与锈层还原这2个平行反应同时发生，腐蚀速率再次增大。

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Initial Corrosion Behavior and Electrochemical Property Evolution of 40CrNiMo Steel in Salt Spray Environment

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(Naval Aviation University Qingdao Campus, Shandong Qingdao 266041, China)

In order to study the initial evolution of rust layer and electrochemical properties of 40CrNiMo steel in simulated marine environment, in this paper, the neutral salt spray test method was used to simulate the marine atmospheric environment. The changes of microstructure and composition of inner and outer rust layer of 40CrNiMo steel were characterized by Optical Microscope (OM) and XRD, the redistribution process of Cr element in rust layer was studied by EDS line scanning, the evolution of electrochemical properties were studied by potentiodynamic polarization and EIS, the Volta potential and its distribution on the sample surface were studied by scanning Kelvin probe (SKP). The initial corrosion behavior (0-11 d) of 40CrNiMo steel in neutral salt spray environment with NaCl content of 5% gradually developed from pitting corrosion to uniform corrosion, the evolution law of the maximum corrosion pit depth is=87.7870.325, the corrosion kinetic characteristics accord with the law of power function, the fitting result is Δ=6.0910.738, which show that the rust layer have a certain protective effect on the metal matrix. The rust layer was obviously stratified after 4 days of salt spray, and the inner rust layer was significantly thickened after 7 days. XRD results show that the yellow loose outer rust layer is mainly composed of γ-FeOOH; the black dense inner rust layer is mainly composed of α-FeOOH and Fe3O4, and the EDS line scanning test results show that Cr element enrichment occurs at the interface with the matrix. The polarization curves show that the corrosion process was controlled by cathodic reaction, and the corrosion current density first increase, then decrease and finally increase. The EIS measurement results show that the charge transfer resistance first decrease, then increase and finally decrease. The polarization curves have a good correlation with the EIS measurement results, which show that the corrosion rate of 40CrNiMo steel first increase, then decrease and finally increase in the neutral salt spray environment. The SKP measurement results show that the cathode and anode regions were rapidly formed on the sample surface in salt spray environment, the Volta potential range on the surface of the non corroded sample was 225 mV, which increase to 884 mV after 7 days of salt spray and decrease to 609 mV after 11 days of salt spray. Therefore, it is concluded that after 1 day of salt spray, the rust layer of 40CrNiMo steel was loose and porous, which provide a humid environment for the reaction and speeds up the corrosion rate. With the increase of salt spray time, the rust layer gradually thickened and densified, meanwhile Cr element were enriched in inner rust layer, which lead to the inhibition of oxygen reduction reaction and the protective effect on the matrix became more and more prominent; after 7 days of salt spray, the activity of γ-FeOOH reduction reaction in the rust layer gradually increased, and two parallel cathodic reactions of oxygen reduction and corrosion product reduction occurred at the same time. the reaction rate tended to be stable after increasing.

40CrNiMo steel; salt spray test; rust layer; electrochemical properties; micro area electrochemistry

TG172

A

1001-3660(2022)05-0234-11

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.05.024

2021–10–29；

2021–12–23

2021-10-29；

2022-12-23

山东省高等学校“青创科技计划”（2020KJA014）

"Green Innovation Science and Technology Plan" of Colleges and Universities in Shandong Province (2020KJA014)

吴省均（1994—），男，博士研究生，主要研究方向为飞机结构强度与腐蚀防护。

WU Xing-jun (1994-), Male, Ph. D. student, Research focus: aircraft structural strength and corrosion protection.

陈跃良（1962—），男，博士，教授，主要研究方向为飞机结构强度与腐蚀防护。

CHEN Yue-liang (1962-), Male, Doctor, Professor, Research focus: aircraft structural strength and corrosion protection.

吴省均, 陈跃良, 卞贵学, 等. 盐雾环境中40CrNiMo钢初期腐蚀行为及电化学性能演化规律[J]. 表面技术, 2022, 51(5): 234-244.

WU Xing-jun, CHEN Yue-liang, BIAN Gui-xue, et al. Initial Corrosion Behavior and Electrochemical Property Evolution of 40CrNiMo Steel in Salt Spray Environment[J]. Surface Technology, 2022, 51(5): 234-244.

责任编辑：万长清