409L和430铁素体不锈钢耐局部腐蚀性能

D0L:10.13374/.issn1001-053x.2011.04.004 第33卷第4期 北京科技大学学报 Vol.33 No.4 2011年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2011 409L和430铁素体不锈钢耐局部腐蚀性能 杨瑞成2) 毕海娟⑧ 牛绍蕊) 靳塞特》申鹏) 1)兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室，兰州7300502)兰州理工大学有色金属合金及加工教有部重点实验室，兰州730050 ☒通信作者，E-mail:bhj916@163.com 摘要采用电化学测试技术与化学浸泡实验相结合，对比研究了409L和430铁素体不锈钢热轧板材耐点蚀和耐晶间腐蚀 的能力.结果表明：409L不锈钢的击穿电位与保护电位的差小、钝化膜的修复能力较强，表现为小尺度的浅点蚀孔：430不锈 钢的击穿电位较高，耐点蚀能力高于409L不锈钢，但430不锈钢热轧态的条带组织有明显的腐蚀微电池效应，表现为比较严 重的全面腐蚀：409L不锈钢含C:量低，且其热轧态未经过稳定化处理，使得409L不锈钢耐晶间腐蚀能力劣于430不锈钢. 经微观分析：409L不锈钢为沿着基体等轴晶界的典型晶间腐蚀形貌特征，而430不锈钢在轧向碳化物(M:C6)与基体的相界 面上呈现分层腐蚀痕迹. 关键词不锈钢：腐蚀：点蚀：阳极极化：电化学性能 分类号TG172.6:TG174.3 Localized corrosion resistance of 409 L and 430 ferritic stainless steels YANG Rui-cheng2),BI Hai-juan,NIU Shao-rui,JIN Sai-e,SHEN Peng" 1)State Key Laboratory of Gansu Advanced Non-errous Metal Materials.Lanzhou University of Technology,Lanzhou 730050.China 2)Key Laboratory of The Ministry of Education of China for Non-ferrous Metal Alloys,Lanzhou University of Technology,Lanzhou 730050,China Corresponding author.E-mail:bhj916@163.com ABSTRACT The pitting corrosion and intergranular corrosion resistance performances of 409 L and 430 hot-rolling plates were cont- rastively investigated by using electrochemical measurements and chemical immersion tests.The results show that the difference be- tween breakdown potential and protection potential of 409 L stainless steel is little,and the restorability of the passive film is strong with small-scale shallow pits.The pitting corrosion resistance of 430 stainless steel is better than that of 409L stainless steel because of a higher breakdown potential,but its banding microstructure has the apparent effect of a corrosion microcell,represented with a more se- rious general corrosion.The intergranular corrosion resistance of 409 L stainless steel performs worse than that of the 430 stainless steel because of the low content of Cr and the lack of stabilizing processes under the hot-rolled condition.Through microstructure analysis. 409 L stainless steel presents a classic intergranular corrosion appearance along equiaxial grain boundaries,while 430 stainless steel ex- hibits a delamination corrosion trace at the phase interface between carbides(MaC)and the matrix. KEY WORDS stainless steel:corrosion:pitting:anodic polarization:electrochemical properties 不锈钢需求旺盛，但镍资源紧缺，大力推广和应 滚筒、室内面板等.目前，由于409L不锈钢有成本 用铁素体不锈钢是不锈钢发展的总趋势山.随着真 低，且加T后耐高温腐蚀等特点，所以扩大了应用 空脱气(VOD)和氩-氧脱碳(AOD)技术的发展，近 的倾向[，如应用于集装箱。由于铁素体不锈钢原 年来铁素体不锈钢有了长足的发展，成为耐局部腐 来用量不大，对于该类钢耐局部腐蚀的研究很 蚀材料的一个重要发展分支2-].409L不锈钢主要 少7)，文献[7]对409L和410L冷轧板焊接接头腐 使用在汽车排气系统中；430不锈钢含较高的铬，是 蚀性能做了比较.本文采用电化学测试法和化学浸 良好耐蚀性的代表钢种，典型用途包括用于洗衣机 泡实验法研究了409L铁素体不锈钢的耐点蚀和耐晶 收稿日期：201005-31 基金项目：甘肃省有色金属新材料重点实验室开放基金资助项目(No.SK05011)

第 33 卷 第 4 期 2011 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 4 Apr． 2011 409 L 和 430 铁素体不锈钢耐局部腐蚀性能 杨瑞成1，2) 毕海娟1)  牛绍蕊1) 靳塞特1) 申 鹏1) 1) 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室，兰州 730050 2) 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室，兰州 730050  通信作者，E-mail: bhj916@ 163． com 摘 要 采用电化学测试技术与化学浸泡实验相结合，对比研究了 409 L 和 430 铁素体不锈钢热轧板材耐点蚀和耐晶间腐蚀 的能力． 结果表明: 409 L 不锈钢的击穿电位与保护电位的差小、钝化膜的修复能力较强，表现为小尺度的浅点蚀孔; 430 不锈 钢的击穿电位较高，耐点蚀能力高于 409 L 不锈钢，但 430 不锈钢热轧态的条带组织有明显的腐蚀微电池效应，表现为比较严 重的全面腐蚀; 409 L 不锈钢含 Cr 量低，且其热轧态未经过稳定化处理，使得 409 L 不锈钢耐晶间腐蚀能力劣于 430 不锈钢． 经微观分析: 409 L 不锈钢为沿着基体等轴晶界的典型晶间腐蚀形貌特征，而 430 不锈钢在轧向碳化物( M23C6 ) 与基体的相界 面上呈现分层腐蚀痕迹． 关键词 不锈钢; 腐蚀; 点蚀; 阳极极化; 电化学性能 分类号 TG172. 6; TG174. 3 Localized corrosion resistance of 409 L and 430 ferritic stainless steels YANG Rui-cheng1，2) ，BI Hai-juan1)  ，NIU Shao-rui 1) ，JIN Sai-te 1) ，SHEN Peng1) 1) State Key Laboratory of Gansu Advanced Non-ferrous Metal Materials，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China 2) Key Laboratory of The Ministry of Education of China for Non-ferrous Metal Alloys，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China  Corresponding author，E-mail: bhj916@ 163． com ABSTRACT The pitting corrosion and intergranular corrosion resistance performances of 409 L and 430 hot-rolling plates were cont￾rastively investigated by using electrochemical measurements and chemical immersion tests． The results show that the difference be￾tween breakdown potential and protection potential of 409 L stainless steel is little，and the restorability of the passive film is strong with small-scale shallow pits． The pitting corrosion resistance of 430 stainless steel is better than that of 409 L stainless steel because of a higher breakdown potential，but its banding microstructure has the apparent effect of a corrosion microcell，represented with a more se￾rious general corrosion． The intergranular corrosion resistance of 409 L stainless steel performs worse than that of the 430 stainless steel because of the low content of Cr and the lack of stabilizing processes under the hot-rolled condition． Through microstructure analysis， 409 L stainless steel presents a classic intergranular corrosion appearance along equiaxial grain boundaries，while 430 stainless steel ex￾hibits a delamination corrosion trace at the phase interface between carbides ( M23C6 ) and the matrix． KEY WORDS stainless steel; corrosion; pitting; anodic polarization; electrochemical properties 收稿日期: 2010--05--31 基金项目: 甘肃省有色金属新材料重点实验室开放基金资助项目( No． SKL05011) 不锈钢需求旺盛，但镍资源紧缺，大力推广和应 用铁素体不锈钢是不锈钢发展的总趋势［1］． 随着真 空脱气( VOD) 和氩--氧脱碳( AOD) 技术的发展，近 年来铁素体不锈钢有了长足的发展，成为耐局部腐 蚀材料的一个重要发展分支［2--5］． 409 L 不锈钢主要 使用在汽车排气系统中; 430 不锈钢含较高的铬，是 良好耐蚀性的代表钢种，典型用途包括用于洗衣机 滚筒、室内面板等． 目前，由于 409 L 不锈钢有成本 低，且加 Ti 后耐高温腐蚀等特点，所以扩大了应用 的倾向［6］，如应用于集装箱． 由于铁素体不锈钢原 来用量不大，对于该类钢耐局部腐蚀的研究很 少［7--9］，文献［7］对 409 L 和 410 L 冷轧板焊接接头腐 蚀性能做了比较． 本文采用电化学测试法和化学浸 泡实验法研究了409 L 铁素体不锈钢的耐点蚀和耐晶 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.04.004

第4期 杨瑞成等：409L和430铁素体不锈钢耐局部腐蚀性能 ·429 间腐蚀性能，并与430铁素体不锈钢作对比分析. 主要差别是C和Cr含量不同，以及409L含Ti.试 样尺寸为15mm×12mm×3mm(板厚).两种实验 1实验材料和方法 用钢的冶炼工艺：电炉→转炉→LF精炼→氩一氧脱 1.1实验材料 碳(A0D)→连铸.轧制工艺：出炉(430,1070℃； 实验用材料为氩一氧脱碳(AOD)精炼的热轧态 409L,1060℃)→降温80~100℃→初轧1000℃→ 409L和430铁素体不锈钢，二者化学成分（表1）的 终轧800℃，轧制过程中不进行退火处理. 表1409L和430不锈钢的化学成分质量分数) Table 1 Chemical Composition of 409 L and 430 stainless steels 钢种 Si Mn Ni Cr Cu Ti N 409L 0.013 0.5 0.31 0.019 0.001 0.08 11.75 0.02 0.207 0.0143 430 0.038 0.3 0.25 0.018 0.001 0.08 16.19 0.02 0.0288 1.2实验方法 学动电位再活化(EPR)法，以6Vh-1的扫描速度从 1.2.1金相检验 腐蚀电位（约-400mV(SCE)极化到+300mV 试样抛光后分别用1g苦味酸+5 mL HCI+ (SCE),达到这个电位则扫描方向反转，以相同速度 100mL乙醇溶液(409L)和乙二酸水溶液电解 降低到腐蚀电位.分别测定阳极化环和再活化环的 (430)浸蚀，然后在MeF,金相显微镜下观察其显 最大电流I,和I,并以比值I,:1.作为敏化的 微组织 度量[10-2]1 1.2.2点蚀实验 晶间腐蚀的化学浸泡法是在微沸的65%硝酸 点蚀的电化学分析在上海辰华仪器有限公司 溶液中浸泡24h,以失重百分比和晶间腐蚀形貌评 CHI604C电化学分析仪上进行.腐蚀介质为30± 价其耐品间腐蚀性能 1℃的3.5%NaCl溶液，采用三电极系统，饱和甘汞 测得的点蚀和晶间腐蚀数据经计算机采集后利 电极和铂电极分别作为参比电极和辅助电极，扫描 用Origin软件拟合，获得相应的电化学参数. 速度为10V·s-1,用循环伏安法测量循环极化曲 线，从而得到击穿电位E,(E>E,将形成新的点蚀， 2实验结果与分析 已有的点蚀继续扩展长大)和保护电位E,(E≤E。, 2.1409L和430不锈钢的金相组织 原有点蚀全部钝化而不再发展，也不会形成新的 图1是409L和430不锈钢的显微组织图.可 点蚀). 以看出：409L热轧板材的显微组织基本为等轴晶， 化学浸泡法与电化学测量同步进行，实验溶液 晶界上和晶内有细小碳化物(Cr2C6,小颗粒状)、氨 为6%FCl溶液，实验温度为25℃，实验时间为 化物(TN等，多呈小四方块)，组织比较均匀；430 72h.以失重和形貌评价其耐点蚀的性能. 热轧钢板的显微组织是由沿轧向（纵向）分布的竹 1.2.3晶间腐蚀实验 节状铁素体晶粒（其长宽比达7.2）和晶粒之间的 晶间腐蚀的电化学测试在0.05molL-1H,S04 (Cr,Fe)aC6碳化物构成的条带组织.两钢的组织 溶液中进行，实验装置和温度同上.采用双环电化 差异很大 100 100m 图1409L(a)和430不锈钢(b)的金相组织 Fig.1 Microstructures of 409 L a)and 430 (b)stainless steels

第 4 期 杨瑞成等: 409 L 和 430 铁素体不锈钢耐局部腐蚀性能 间腐蚀性能，并与 430 铁素体不锈钢作对比分析． 1 实验材料和方法 1. 1 实验材料 实验用材料为氩--氧脱碳( AOD) 精炼的热轧态 409 L 和 430 铁素体不锈钢，二者化学成分( 表 1) 的 主要差别是 C 和 Cr 含量不同，以及 409 L 含 Ti． 试 样尺寸为 15 mm × 12 mm × 3 mm( 板厚) ． 两种实验 用钢的冶炼工艺: 电炉→转炉→LF 精炼→氩--氧脱 碳( AOD) →连铸． 轧制工艺: 出炉( 430，1 070 ℃ ; 409 L，1 060 ℃ ) →降温 80 ～ 100 ℃→初轧 1 000 ℃→ 终轧 800 ℃，轧制过程中不进行退火处理． 表 1 409 L 和 430 不锈钢的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical Composition of 409 L and 430 stainless steels % 钢种 C Si Mn P S Ni Cr Cu Ti N 409 L 0. 013 0. 5 0. 31 0. 019 0. 001 0. 08 11. 75 0. 02 0. 207 0. 014 3 430 0. 038 0. 3 0. 25 0. 018 0. 001 0. 08 16. 19 0. 02 — 0. 028 8 1. 2 实验方法 1. 2. 1 金相检验 试样抛光后分别用 1 g 苦味酸 + 5 mL HCl + 100 mL乙醇 溶 液 ( 409 L) 和 乙 二 酸 水 溶 液 电 解 ( 430) 浸蚀，然后在 MeF3 金相显微镜下观察其显 微组织． 1. 2. 2 点蚀实验 点蚀的电化学分析在上海辰华仪器有限公司 CHI604C 电化学分析仪上进行． 腐蚀介质为30 ± 1 ℃的 3. 5% NaCl 溶液，采用三电极系统，饱和甘汞 电极和铂电极分别作为参比电极和辅助电极，扫描 速度为 10 mV·s － 1 ，用循环伏安法测量循环极化曲 线，从而得到击穿电位 Eb ( E ＞ Eb，将形成新的点蚀， 已有的点蚀继续扩展长大) 和保护电位 Ep ( E≤Ep， 原有点蚀全部钝化而不再发展，也不会形成新的 点蚀) ． 化学浸泡法与电化学测量同步进行，实验溶液 为 6% FeCl3 溶液，实验温度为 25 ℃，实验时间为 72 h． 以失重和形貌评价其耐点蚀的性能． 图 1 409 L ( a) 和 430 不锈钢( b) 的金相组织 Fig． 1 Microstructures of 409 L ( a) and 430 ( b) stainless steels 1. 2. 3 晶间腐蚀实验 晶间腐蚀的电化学测试在 0. 05 mol·L － 1 H2 SO4 溶液中进行，实验装置和温度同上． 采用双环电化 学动电位再活化( EPR) 法，以 6V·h － 1 的扫描速度从 腐蚀电位( 约 － 400 mV ( SCE) ) 极化到 + 300 mV ( SCE) ，达到这个电位则扫描方向反转，以相同速度 降低到腐蚀电位． 分别测定阳极化环和再活化环的 最大 电 流 Ia 和 Ir，并 以 比 值 Ir ∶ Ia 作 为 敏 化 的 度量［10--12］． 晶间腐蚀的化学浸泡法是在微沸的 65% 硝酸 溶液中浸泡 24 h，以失重百分比和晶间腐蚀形貌评 价其耐晶间腐蚀性能． 测得的点蚀和晶间腐蚀数据经计算机采集后利 用 Origin 软件拟合，获得相应的电化学参数． 2 实验结果与分析 2. 1 409 L 和 430 不锈钢的金相组织 图 1 是 409 L 和 430 不锈钢的显微组织图． 可 以看出: 409 L 热轧板材的显微组织基本为等轴晶， 晶界上和晶内有细小碳化物( Cr23C6，小颗粒状) 、氮 化物( TiN 等，多呈小四方块) ，组织比较均匀; 430 热轧钢板的显微组织是由沿轧向( 纵向) 分布的竹 节状铁素体晶粒( 其长宽比达 7. 2) 和晶粒之间的 ( Cr，Fe) 23C6 碳化物构成的条带组织． 两钢的组织 差异很大． ·429·

·430 北京科技大学学报 第33卷 2.2点蚀实验 孔，而430不锈钢呈较细致的条带状腐蚀. 2.2.1电化学实验结果 表2409L和430不锈钢循环极化曲线的特征参数 循环伏安法测得的两种铁素体不锈钢的极化曲 Table 2 Characteristic values on the cyclic polarization curves of 409 L 线如图2所示，其特征参数如表2所示.从数据可 and 430 stainless steels 知：430不锈钢的击穿电位E,比409L不锈钢更正， 钢种 击穿电位，EV 保护电位，E。V(E-E)V 其E,-E,值约为409L不锈钢的2.5倍.由图3实 409L 0.2011 0.0687 0.1324 验用钢电化学实验后的低倍点蚀扫描电镜(SEM) 430 0.3653 0.0281 0.3372 照片可明显看出：409L不锈钢的腐蚀形貌呈浅点蚀 2.2.2化学浸泡实验结果 在6%FeCl,点蚀溶液中浸泡72h后两种铁素 体不锈钢的腐蚀失重情况列于表3.可见409L不 锈钢的失重明显小于430不锈钢.图4为浸泡腐蚀 后试样的宏观形貌.可以看出：409L不锈钢轧制面 409L 上出现了典型的点蚀孔；而430不锈钢呈现与其条 430 带组织密切相关的腐蚀痕迹，腐蚀失重较大，主要表 -6.6-0.40.200204 现为全面腐蚀.对比图4与图3，可见化学浸泡实验 电位N 与上述循环伏安法电化学腐蚀二者的点蚀形貌是一 图2409L和430不锈钢的循环极化曲线 致的. Fig.2 Cyclic polarization curves of 409 L and 430 stainless steels 图3409L(a)和430不锈钢(b)点蚀的扫描电镜照片（电化学实验后） Fig.3 SEM images of pitting corrosion of 409 L a)and 430(b)stainless steels after electrochemical tests) 表3409L和430不锈钢在6%FCl3点蚀溶液中腐蚀失重 为未再结品组织、处于较高能量状态，最终表现为比 Table 3 Weight losses of 409 L and 430 stainless steels in a 6%FeCl 较严重的全面腐蚀和沿轧向（纵向）的条状腐蚀痕 solution 迹.409L热轧态为基本完成再结晶的等轴晶粒、组 腐蚀前 腐蚀后 失重/ 失重 钢种 织均匀，但其Cr含量低、E。低，点蚀发生的热力学 质量/g 质量/g 率/% 倾向大：而且从其组织角度，一旦点蚀在碳化物和氨 409L 3.6186 3.0748 0.5438 15.028 化物处成核，其小阳极一大阴极效应明显，则点蚀容 430 4.7551 3.5260 1.2291 25.848 易扩展.另外，409L不锈钢的E。较高(0.0687V, 430不锈钢为0.0281V)、E-E。较小(0.1324V, 2.2.3409L和430不锈钢点蚀结果分析 430不锈钢为0.3372V),说明409L不锈钢钝化膜 综合点蚀的电化学和化学浸泡实验的结果可 的修复能力较强（点蚀孔的钻深效应小），表现为较 知，430不锈钢由于含Cr量高，其击穿电位E,较 小尺度、较浅(<0.3mm)的点蚀孔（图3(a)、 高：尽管从热力学角度，430不锈钢发生明显点蚀的 图4(a)).因此，热轧状态下430不锈钢的抗点蚀 倾向较小，但430钢中伴随条带组织存在大量微观 性能高于409L不锈钢，但409L不锈钢钝化膜的修 电化学不均匀性，因此虽然不易产生集中的小阳极一 复能力较强.此外，在6%FCl3点蚀溶液中，430不 大阴极的腐蚀状态，却导致其比较严重的腐蚀微电 锈钢还表现出较明显的全面腐蚀和沿轧向（纵向） 池效应，造成微蚀孔的较普遍发生，加之430热轧态 条带组织的分层腐蚀痕迹

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 2. 2 点蚀实验 2. 2. 1 电化学实验结果 循环伏安法测得的两种铁素体不锈钢的极化曲 线如图 2 所示，其特征参数如表 2 所示． 从数据可 知: 430 不锈钢的击穿电位 Eb 比 409 L 不锈钢更正， 其 Eb － Ep 值约为 409 L 不锈钢的 2. 5 倍． 由图 3 实 验用钢电化学实验后的低倍点蚀扫描电镜( SEM) 照片可明显看出: 409 L 不锈钢的腐蚀形貌呈浅点蚀 图 2 409 L 和 430 不锈钢的循环极化曲线 Fig． 2 Cyclic polarization curves of 409 L and 430 stainless steels 孔，而 430 不锈钢呈较细致的条带状腐蚀． 表 2 409 L 和 430 不锈钢循环极化曲线的特征参数 Table 2 Characteristic values on the cyclic polarization curves of 409 L and 430 stainless steels 钢种 击穿电位，Eb /V 保护电位，Ep /V ( Eb － Ep ) /V 409 L 0. 201 1 0. 068 7 0. 132 4 430 0. 365 3 0. 028 1 0. 337 2 2. 2. 2 化学浸泡实验结果 在 6% FeCl3点蚀溶液中浸泡 72 h 后两种铁素 体不锈钢的腐蚀失重情况列于表 3． 可见 409 L 不 锈钢的失重明显小于 430 不锈钢． 图 4 为浸泡腐蚀 后试样的宏观形貌． 可以看出: 409 L 不锈钢轧制面 上出现了典型的点蚀孔; 而 430 不锈钢呈现与其条 带组织密切相关的腐蚀痕迹，腐蚀失重较大，主要表 现为全面腐蚀． 对比图 4 与图 3，可见化学浸泡实验 与上述循环伏安法电化学腐蚀二者的点蚀形貌是一 致的． 图 3 409 L ( a) 和 430 不锈钢( b) 点蚀的扫描电镜照片( 电化学实验后) Fig． 3 SEM images of pitting corrosion of 409 L ( a) and 430 ( b) stainless steels ( after electrochemical tests) 表 3 409 L 和 430 不锈钢在 6% FeCl3点蚀溶液中腐蚀失重 Table 3 Weight losses of 409 L and 430 stainless steels in a 6% FeCl3 solution 钢种 腐蚀前 质量/g 腐蚀后 质量/g 失重/ g 失重 率/% 409 L 3. 618 6 3. 074 8 0. 543 8 15. 028 430 4. 755 1 3. 526 0 1. 229 1 25. 848 2. 2. 3 409 L 和 430 不锈钢点蚀结果分析 综合点蚀的电化学和化学浸泡实验的结果可 知，430 不锈钢由于含 Cr 量高，其击穿电位 Eb 较 高; 尽管从热力学角度，430 不锈钢发生明显点蚀的 倾向较小，但 430 钢中伴随条带组织存在大量微观 电化学不均匀性，因此虽然不易产生集中的小阳极-- 大阴极的腐蚀状态，却导致其比较严重的腐蚀微电 池效应，造成微蚀孔的较普遍发生，加之 430 热轧态 为未再结晶组织、处于较高能量状态，最终表现为比 较严重的全面腐蚀和沿轧向( 纵向) 的条状腐蚀痕 迹． 409 L 热轧态为基本完成再结晶的等轴晶粒、组 织均匀，但其 Cr 含量低、Eb 低，点蚀发生的热力学 倾向大; 而且从其组织角度，一旦点蚀在碳化物和氮 化物处成核，其小阳极--大阴极效应明显，则点蚀容 易扩展． 另外，409 L 不锈钢的 Ep 较高( 0. 068 7 V， 430 不锈钢为 0. 028 1 V) 、Eb － Ep 较小( 0. 132 4 V， 430 不锈钢为 0. 337 2 V) ，说明 409 L 不锈钢钝化膜 的修复能力较强( 点蚀孔的钻深效应小) ，表现为较 小尺度、较 浅 ( ＜ 0. 3 mm) 的 点 蚀 孔 ( 图 3 ( a ) 、 图 4( a) ) ． 因此，热轧状态下 430 不锈钢的抗点蚀 性能高于 409 L 不锈钢，但 409 L 不锈钢钝化膜的修 复能力较强． 此外，在 6% FeCl3点蚀溶液中，430 不 锈钢还表现出较明显的全面腐蚀和沿轧向( 纵向) 条带组织的分层腐蚀痕迹． ·430·

第4期 杨瑞成等：409L和430铁素体不锈钢耐局部腐蚀性能 ·431· 图4409L(a)和430不锈钢(b)的点蚀形貌（浸泡腐蚀后） Fig.4 Pitting corrosion morphology of 409L(a)and 430 (b)stainless steels (after immersion) 2.3晶间腐蚀实验 流比1/1.在0.001~0.05范围内时，对应着草酸电 2.3.1电化学实验结果 解侵蚀实验的“混合”结构.从表4中的数据可知， 动电位再活化法测得的409L和430不锈钢的 409L和430不锈钢均为“混合”结构，说明这二种钢 EPR曲线如图5所示.再活化峰和阳极化峰所对应 都具有一定程度的晶间腐蚀倾向（并不很大），而且 的最大电流值和11值见表4.文献表明)，当电 430比409L不锈钢耐晶间腐蚀.由再活化法后的 2500 表面SEM分析（图6）可知，430不锈钢沿着轧制方 向局部出现轻微的腐蚀小点，而409L不锈钢能看 2000 —409L 到多个腐蚀晶粒 —430 表4409L和430不锈钢品间腐蚀曲线上的特征值 Table 4 Characteristic values on the intergranular corrosion curves of 409 L and 430 stainless steels 500 再活化最大电流，阳极化最大电流， 钢种 1.IL. I,IμA I,/μA 0.6 0.4 0200.204 电位N 409L 56.040 2293.0 0.024 图5409L和430不锈钢的品间腐蚀曲线 430 9.333 691.6 0.014 Fig.5 Intergranular corrosion curves of 409 L and 430 stainless steels 图6409L(a)和430不锈钢(b)品间腐蚀扫描电镜照片（电化学实验后） Fig.6 SEM images of intergranular corrosion of 409L(a)and 430 (b)stainless steels (after electrochemical tests) 2.3.2化学浸泡实验的结果 于沿轧向（纵向）分布的密集、细小的碳化物 经硝酸溶液微沸24h后质量变化（表5）可以看 (MC6)与基体的相界面上，形成多条几乎平行的 到：430不锈钢失重明显小于409L不锈钢，这与电 腐蚀痕迹，而其晶界腐蚀甚轻.这是由于430热轧 化学测试法所得结果一致.由图7可知：409L不锈 板材含Cr碳化物主要沿轧向（纵向）析出，导致其 钢为沿着基体等轴（铁素体）晶界发生的典型晶间 附近出现贫Cr区所致，但其总体上腐蚀轻微.430 腐蚀形貌，晶界腐蚀较深一些，勾画出了几乎完整的 和409L不锈钢的品间腐蚀微观形貌与图1的金相 晶界：430不锈钢的腐蚀条纹浅，且它的腐蚀多集中 组织图具有完全的对应性

第 4 期 杨瑞成等: 409 L 和 430 铁素体不锈钢耐局部腐蚀性能 图 4 409 L ( a) 和 430 不锈钢( b) 的点蚀形貌( 浸泡腐蚀后) Fig． 4 Pitting corrosion morphology of 409 L ( a) and 430 ( b) stainless steels ( after immersion) 2. 3 晶间腐蚀实验 2. 3. 1 电化学实验结果 动电位再活化法测得的 409 L 和 430 不锈钢的 EPR 曲线如图 5 所示． 再活化峰和阳极化峰所对应 的最大电流值和 Ir /Ia值见表 4． 文献表明［13］，当电 图 5 409 L 和 430 不锈钢的晶间腐蚀曲线 Fig． 5 Intergranular corrosion curves of 409 L and 430 stainless steels 流比 Ir /Ia在 0. 001 ～ 0. 05 范围内时，对应着草酸电 解侵蚀实验的“混合”结构． 从表 4 中的数据可知， 409 L 和430 不锈钢均为“混合”结构，说明这二种钢 都具有一定程度的晶间腐蚀倾向( 并不很大) ，而且 430 比 409 L 不锈钢耐晶间腐蚀． 由再活化法后的 表面 SEM 分析( 图 6) 可知，430 不锈钢沿着轧制方 向局部出现轻微的腐蚀小点，而 409 L 不锈钢能看 到多个腐蚀晶粒． 表 4 409 L 和 430 不锈钢晶间腐蚀曲线上的特征值 Table 4 Characteristic values on the intergranular corrosion curves of 409 L and 430 stainless steels 钢种 再活化最大电流， Ir /μA 阳极化最大电流， Ia /μA Ir /Ia 409 L 56. 040 2 293. 0 0. 024 430 9. 333 691. 6 0. 014 图 6 409 L ( a) 和 430 不锈钢( b) 晶间腐蚀扫描电镜照片( 电化学实验后) Fig． 6 SEM images of intergranular corrosion of 409 L ( a) and 430 ( b) stainless steels ( after electrochemical tests) 2. 3. 2 化学浸泡实验的结果 经硝酸溶液微沸 24 h 后质量变化( 表 5) 可以看 到: 430 不锈钢失重明显小于 409 L 不锈钢，这与电 化学测试法所得结果一致． 由图 7 可知: 409 L 不锈 钢为沿着基体等轴( 铁素体) 晶界发生的典型晶间 腐蚀形貌，晶界腐蚀较深一些，勾画出了几乎完整的 晶界; 430 不锈钢的腐蚀条纹浅，且它的腐蚀多集中 于沿 轧 向 ( 纵 向) 分 布 的 密 集、细 小 的 碳 化 物 ( M23C6 ) 与基体的相界面上，形成多条几乎平行的 腐蚀痕迹，而其晶界腐蚀甚轻． 这是由于 430 热轧 板材含 Cr 碳化物主要沿轧向( 纵向) 析出，导致其 附近出现贫 Cr 区所致，但其总体上腐蚀轻微． 430 和 409 L 不锈钢的晶间腐蚀微观形貌与图 1 的金相 组织图具有完全的对应性． ·431·

·432· 北京科技大学学报 第33卷 表5微沸的65%HN03中409L和430不锈钢的腐蚀失重 2.3.3409L和430不锈钢晶间腐蚀结果的分析 Table 5 Weight losses of 409 L and 430 stainless steels in a 65%HNO3 两种晶间腐蚀实验方法的结果表明430不锈钢 solution 比409L耐晶间腐蚀.原因主要有三：第一，实验用 腐蚀前 腐蚀后 失重 钢种 失重/g 钢409L含Cr量（质量分数11.75%）低于430（质 质量1g 质量/g 率/% 量分数16.19%)，故一旦有Cr23C6的晶界析出，则 409L 3.7805 3.7406 0.0399 1.06 基体内有效C含量就会低于其腐蚀电位所要求的 430 4.3575 4.3487 0.0088 0.20 临界值，而430不锈钢中较高Cr含量既可降低碳的 图7409L(a)和430不锈钢(b)的品间腐蚀微观形貌（浸泡腐蚀后） Fig.7 Intergranular corrosion morphology of 409L (a)and 430 (b)stainless steels after immersion) 活度，又可降低因CrC6析出引起附近区域的贫Cr 1996,11(2):41 度，都有利于减弱品间腐蚀倾向；第二，409L热轧态 (罗永赞.铁素体不锈钢的进展.材料开发与应用，1996,11 未经过稳定化处理，所含Ti通过形成T(C,N)的固 (2):41) [2]Yin Z F.Zhao WZ,Tian W.et al.Pitting behavior on super 碳作用尚未能发挥作用：第三，热轧态409L的晶粒 13Cr stainless steel in 3.5%NaCl solution in the presence of ace- 比较粗大(5.0~5.5级)，显示出一定的晶间腐蚀 tic acid.J Solid State Electrochem.2009.13:1291 倾向 [3]Hu F J.Wu Y Q.Zhong X Y,et al.Susceptibility of ferritic stainless steels to intergranular corrosion.Corros Sci Prot Technol, 3结论 2009,21(2):110 (胡方坚，伍玉琴，钟祥玉，等.铁素体不锈钢的晶间腐蚀性 (1)对于430和409L不锈钢的点蚀和品间腐 能研究.腐蚀科学与防护技术，2009,21(2)：110) 蚀行为，电化学测试法（循环极化曲线的特征参数 [4]Zhu C M,Tian J S.Mao H G.Test methods for detecting suscep- 和形貌)和化学浸泡法（失重和形貌）二者的实验分 tibility of ferritic stainless steels to intergranular corrosion.Mater 析结果具有很好的一致性、对应性. Pro,2008.41(10):14 (2)由于409L不锈钢的E,-E。小，钝化膜的 (朱朝明，田劲松，毛惠刚.铁素体不锈钢品间腐蚀试验方法 的探讨.材料保护，2008,41(10)：14) 修复能力较强，表现为小而浅的点蚀孔.430不锈钢 [5]Xiao J M.Metallography Problems of Stainless Steels.Beijing 的E.较高，耐点蚀能力高于409L不锈钢，但430不 Metallurgical Industry Press,2006:182 锈钢具有明显的腐蚀微电池效应，产生比较严重的 (肖纪美.不锈钢的金属学问题.北京：冶金工业出版社 全面腐蚀. 2006:182) (3)409L不锈钢中低Cr以及未经过稳定化处 [6]Wu J F.Application and production of 400 series stainless steel. Shanghai Iron Steel Res,2006(3):7 理的热轧状态，使其耐晶间腐蚀能力劣于430不锈 (吴江枫.400系列不锈钢的应用及生产浅述.上海钢研， 钢.409L不锈钢为沿着基体等轴品界的典型品间 2006(3):7) 腐蚀形貌特征，而430不锈钢在轧向碳化物 [7]Tian JS,Zhu C M,Mao H G.Comparison of mechanical and cor- (M:C6)与基体的相界面上呈现分层腐蚀痕迹 rosion properties of weld joints between 409 L and 410 L ferritic (4)409和430不锈钢的点蚀、晶间腐蚀行为 stainless steels.Welding,2008(8):53 (田劲松，朱朝明.毛慧刚.409L和410L铁素体不锈钢焊接接 与其宏观、微观形貌特征及金相组织特征之间具有 头力学和腐蚀性能对比.焊接，2008(8)：53) 完全的对应性 [8]Hastuty S.Nishikata A,Tsuru T.Pitting corrosion of Type 430 stainless steel under chloride solution droplet.Corros Sci,2010. 参考文献 52:2035 [1]Luo YZ.Development of ferritic stainless steels.Der Appl Mater, [9]Matulaa M.Hyspeckaa L,Svoboda M.Intergranular corrosion of

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 表 5 微沸的 65% HNO3中 409 L 和 430 不锈钢的腐蚀失重 Table 5 Weight losses of 409 L and 430 stainless steels in a 65% HNO3 solution 钢种 腐蚀前 质量/g 腐蚀后 质量/g 失重/g 失重 率/% 409 L 3. 780 5 3. 740 6 0. 039 9 1. 06 430 4. 357 5 4. 348 7 0. 008 8 0. 20 2. 3. 3 409 L 和 430 不锈钢晶间腐蚀结果的分析 两种晶间腐蚀实验方法的结果表明 430 不锈钢 比 409 L 耐晶间腐蚀． 原因主要有三: 第一，实验用 钢 409 L 含 Cr 量( 质量分数 11. 75% ) 低于 430( 质 量分数 16. 19% ) ，故一旦有 Cr23 C6 的晶界析出，则 基体内有效 Cr 含量就会低于其腐蚀电位所要求的 临界值，而 430 不锈钢中较高 Cr 含量既可降低碳的 图 7 409 L ( a) 和 430 不锈钢( b) 的晶间腐蚀微观形貌( 浸泡腐蚀后) Fig． 7 Intergranular corrosion morphology of 409 L ( a) and 430 ( b) stainless steels ( after immersion) 活度，又可降低因 Cr23C6 析出引起附近区域的贫 Cr 度，都有利于减弱晶间腐蚀倾向; 第二，409 L 热轧态 未经过稳定化处理，所含 Ti 通过形成 Ti( C，N) 的固 碳作用尚未能发挥作用; 第三，热轧态 409 L 的晶粒 比较粗大( 5. 0 ～ 5. 5 级) ，显示出一定的晶间腐蚀 倾向． 3 结论 ( 1) 对于 430 和 409 L 不锈钢的点蚀和晶间腐 蚀行为，电化学测试法( 循环极化曲线的特征参数 和形貌) 和化学浸泡法( 失重和形貌) 二者的实验分 析结果具有很好的一致性、对应性． ( 2) 由于 409 L 不锈钢的 Eb － Ep 小，钝化膜的 修复能力较强，表现为小而浅的点蚀孔． 430 不锈钢 的 Eb 较高，耐点蚀能力高于409 L 不锈钢，但430 不 锈钢具有明显的腐蚀微电池效应，产生比较严重的 全面腐蚀． ( 3) 409 L 不锈钢中低 Cr 以及未经过稳定化处 理的热轧状态，使其耐晶间腐蚀能力劣于 430 不锈 钢． 409 L 不锈钢为沿着基体等轴晶界的典型晶间 腐蚀 形 貌 特 征，而 430 不 锈 钢 在 轧 向 碳 化 物 ( M23C6 ) 与基体的相界面上呈现分层腐蚀痕迹． ( 4) 409 和 430 不锈钢的点蚀、晶间腐蚀行为 与其宏观、微观形貌特征及金相组织特征之间具有 完全的对应性． 参 考 文 献 ［1］ Luo Y Z． Development of ferritic stainless steels． Dev Appl Mater， 1996，11( 2) : 41 ( 罗永赞． 铁素体不锈钢的进展． 材料开发与应用，1996，11 ( 2) : 41) ［2］ Yin Z F，Zhao W Z，Tian W，et al． Pitting behavior on super 13Cr stainless steel in 3. 5% NaCl solution in the presence of ace￾tic acid． J Solid State Electrochem，2009，13: 1291 ［3］ Hu F J，Wu Y Q，Zhong X Y，et al． Susceptibility of ferritic stainless steels to intergranular corrosion． Corros Sci Prot Technol， 2009，21( 2) : 110 ( 胡方坚，伍玉琴，钟祥玉，等． 铁素体不锈钢的晶间腐蚀性 能研究． 腐蚀科学与防护技术，2009，21( 2) : 110) ［4］ Zhu C M，Tian J S，Mao H G． Test methods for detecting suscep￾tibility of ferritic stainless steels to intergranular corrosion． Mater Prot，2008，41( 10) : 14 ( 朱朝明，田劲松，毛惠刚． 铁素体不锈钢晶间腐蚀试验方法 的探讨． 材料保护，2008，41( 10) : 14) ［5］ Xiao J M． Metallography Problems of Stainless Steels． Beijing: Metallurgical Industry Press，2006: 182 ( 肖纪美． 不锈钢的金属学问题． 北京: 冶金工业出版社， 2006: 182) ［6］ Wu J F． Application and production of 400 series stainless steel． J Shanghai Iron Steel Res，2006( 3) : 7 ( 吴江枫． 400 系列不锈钢的应用及生产浅述． 上海钢研， 2006( 3) : 7) ［7］ Tian J S，Zhu C M，Mao H G． Comparison of mechanical and cor￾rosion properties of weld joints between 409 L and 410 L ferritic stainless steels． Welding，2008( 8) : 53 ( 田劲松，朱朝明，毛慧刚． 409 L 和410 L 铁素体不锈钢焊接接 头力学和腐蚀性能对比． 焊接，2008( 8) : 53) ［8］ Hastuty S，Nishikata A，Tsuru T． Pitting corrosion of Type 430 stainless steel under chloride solution droplet． Corros Sci，2010， 52: 2035 ［9］ Matulaa M，Hyspeckaa L，Svoboda M． Intergranular corrosion of ·432·