新型超高強(qiáng)度鋼Cr12Ni4Mo2Co14在酸性環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕行為

　　超高強(qiáng)度鋼是指屈服強(qiáng)度高于1380MPa的結(jié)構(gòu)鋼，具有非常高的強(qiáng)度和韌性以及良好的焊接性能，常被用來(lái)制備飛機(jī)起落架、航空器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件、模具和高壓釜等。

　　超高強(qiáng)度鋼具有較高的應(yīng)力腐蝕敏感性，并且其腐蝕敏感性受環(huán)境因素的影響非常大。在服役過(guò)程中，超高強(qiáng)度鋼難免會(huì)接觸酸性環(huán)境，并且環(huán)境介質(zhì)中的pH值并不穩(wěn)定。一般而言，隨著pH值的降低，材料發(fā)生酸性溶解和氫致開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)提高，促進(jìn)材料SCC的敏感性。同時(shí)，Cl-濃度對(duì)超高強(qiáng)度鋼的SCC敏感性也有較大影響。

　　本工作采用慢應(yīng)變速率拉伸法（SSRT）研究一種新型超高強(qiáng)度鋼Cr12Ni4Mo2Co14在酸性環(huán)境中Cl-和H以及其交互作用對(duì)鋼的SCC行為的影響，并探討這種超高強(qiáng)度鋼在酸性環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂機(jī)理，以期對(duì)材料的研發(fā)與使用提供參考。

　　試驗(yàn)采用超高強(qiáng)度馬氏體鋼Cr12Ni4Mo2Co14，雙真空冶煉生產(chǎn)，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：C0.10～0.25，Ni3.5～4.5，Cr11.0～12.5，Mo1.5～2.3，Co11.5～14.0，V0.45～0.60，W0.70～0.82，S＜0.0005，P＜0.02，F(xiàn)e余量。其金相顯微組織主要為板條狀馬氏體以及少量殘余奧氏體，晶界與基體分布著脆性滲碳體。

　　實(shí)驗(yàn)溶液為0.05mol/LNa2SO4，并用H2SO4調(diào)節(jié)pH值為5。為研究Cl-對(duì)超高強(qiáng)度鋼應(yīng)力腐蝕性能的影響，在（H2SO4+Na2SO4）溶液中添加NaCl，[Cl-]分別為0.1%、0.15%和0.35%。為研究H對(duì)超高強(qiáng)度鋼應(yīng)力腐蝕性能的影響，在拉伸實(shí)驗(yàn)前試樣在實(shí)驗(yàn)溶液中在不同大小的陰極電流下充氫30min，充氫電流密度分別為10和25mA/cm2。

　　SSRT實(shí)驗(yàn)在WDML-3型微機(jī)控制慢應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，拉伸試樣采用片狀試樣，其尺寸按照國(guó)標(biāo)GB/T15970確定。結(jié)果表明：

　?。?）Cl-顯著提高Cr12Ni4Mo2Co14鋼的應(yīng)力腐蝕敏感性，實(shí)驗(yàn)條件下臨界Cl-濃度[Cl-]c為0.15%左右。當(dāng)Cl-濃度高于[Cl-]c時(shí)，Cl-引發(fā)嚴(yán)重的點(diǎn)蝕，應(yīng)力腐蝕裂紋起源于點(diǎn)蝕坑處。Cr12Ni4Mo2Co14鋼在含Cl-溶液中的斷裂機(jī)理可以用“滑移-膜破裂”機(jī)制進(jìn)行解釋。

　?。?）充氫后的Cr12Ni4Mo2Co14鋼發(fā)生氫致開(kāi)裂，斷口上出現(xiàn)二次裂紋。臨界充氫電流密度i[H]c為10mA/cm2（溶液pH=5，充氫時(shí)間為30min）。當(dāng)充氫電流密度大于i[H]c時(shí)，Cr12Ni4Mo2Co14的強(qiáng)度損失和塑性損失趨于最大值。

　?。?）溶液中的Cl-濃度和材料中的H有復(fù)雜的交互作用，并非簡(jiǎn)單的加和作用。