《表3 不同腐蚀时间下4330和17-4PH钢C环试样的厚度》

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《4330和17-4PH钢在HCl溶液中的应力腐蚀行为》

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金属材料受到腐蚀液侵蚀时，材料表面会形成一层腐蚀产物膜，形成的氧化膜可隔绝腐蚀液及氧气与基体组织的接触，起到有效的防护作用。材料表面形成的氧化膜是决定材料耐腐蚀的关键因素，氧化膜致密性及其与HCl的作用效果影响材料的抗应力腐蚀。钢中C元素对耐腐蚀性有重要影响，增加钢中含碳量可使钢中碳化物等第二相数量增加，进而增加微电池数量，从而降低耐腐蚀性；C可与钢中起到耐蚀作用的合金元素形成合金碳化物（如Cr，Mo等），从而降低Cr，Mo等合金对材料耐腐蚀的保护作用。因此，17-4PH钢中低的C含量有利于提高其应力腐蚀抗力。钢中Cr，Ni，Cu元素是提高其耐腐蚀性能的重要元素，材料腐蚀时生成的Cr2O3，Ni O是致密的氧化物；Cu元素对材料耐腐蚀有多重作用，既能提高材料的热力学稳定性、降低材料的活性溶解速度，又能有效稳定氧化膜，抑制氧化膜的破裂溶解[12-14]。Cr质量分数达13%左右，才对钢材才有明显的钝化保护作用。4330钢在HCl溶液中发生应力腐蚀时，基体材料与富含Cl-，H+，O2的腐蚀液接触，在表面会形成一层Cr，Ni的腐蚀产物膜，可对基体组织起到一定的保护作用。但4330钢合金元素含量较低，回火组织中存在较多的碳化物第二相（图1(a）)，因此4330钢在质量分数为20%的HCl溶液中应力腐蚀较快。由图7（e）可知，4330钢试样环向中心附近区域中Cr和Ni的质量分数分别为1.28%和1.02%，Cr含量较低，应力腐蚀时基体中Ni溶出，降低了Ni对基体的保护作用。由图7（f）可发现，17-4PH钢试样环向中心附近区域的Cr，Ni和Cu元素的质量分数分别为15.13%，3.74%和2.16%，高含量的Cr，Ni和Cu相互协同作用，致使17-4PH钢表现出更好的抗应力腐蚀性能。