Ti对Q420qENH钢力学性能及初期腐蚀行为的影响

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含铜、磷、铬、镍、硅等合金元素的耐候钢是一种重要的防腐材料用钢。近年来,随着海洋资源在世界范围内的大量开发和利用,耐候钢具有优异的耐腐蚀性能和良好的力学性能,成为沿海地区大型结构桥梁钢的主要材料。本文研究了不同Ti含量(0.014%、0.044%、0.084%、0.144%)对Q420qENH钢力学性能及初期腐蚀行为的影响,探索了其强韧化机理。通过对试验钢进行显微组织表征、拉伸性能和冲击性能的测试,研究了Ti含量对Q420qENH钢力学性能的影响。四种Ti含量试验钢显微组织均形成了由粒状贝氏体铁素体(GBF)、块状铁素体(QF)、针状铁素体(AF)和马氏体-奥氏体(M-A)组元组成的混合组织;随着Ti含量的增加,粒状贝氏体量增多,块状铁素体减少,M-A组元数量增加,显微组织有效晶粒尺寸减小,位错密度增高,第二相强化作用增大,使得试验钢的屈服强度和抗拉强度显著提高;但当Ti含量从0.014%增加到0.144%,试验钢的冲击功由212 J降低到12 J,冲击韧性显著恶化;Ti含量为0.044%、0.084%、0.144%时,在显微组织晶界处发现大尺寸TiN颗粒,随着Ti含量的增加,TiN平均尺寸增大,较大尺寸的TiN夹杂物是导致冲击韧性显著恶化的主要因素。对Ti含量在0.044%~0.144%范围内进行实验室加速腐蚀试验,并借助金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪实验手段对Ti含量为0.144%的试验钢中TiN夹杂物在腐蚀前后其形貌和尺寸的变化,分析夹杂物与基体的腐蚀溶解状况,探究了耐候钢中TiN夹杂物初期腐蚀行为。耐候钢中含有TiN夹杂物时,腐蚀行为优先发生于夹杂物处,造成不均匀腐蚀;随着腐蚀时间的延长,TiN夹杂物引发点蚀行为,在TiN夹杂物处聚集有大量的γ-FeOOH和少量的α-FeOOH,可以阻碍点蚀进一步发生,使耐候钢发生均匀腐蚀;在阳极曲线上出现明显拐点,且点蚀电位随腐蚀时间的延长逐渐减小,阻抗值增大,耐点蚀性提高。初期腐蚀试验结果表明,初期腐蚀过程可以分为点蚀行为的诱发期、点蚀发展期和点蚀后期。
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