重载列车用高强度高耐候钢腐蚀性能研究

发布时间：2020-03-28 11:27

【摘要】：耐大气腐蚀钢亦称耐候钢。随着铁路运输的发展,对铁道车辆用钢提出了高强和高耐候的要求。目前铁道车辆需要的高耐候钢材的耐腐蚀性能必须达到普通钢材的三倍以上。铁道车辆使用的钢材主要有钢板和H型钢等结构用钢。H型钢由于生产工艺的特殊性,达到这一要求更为困难。本文以H型钢生产的工艺装备为基础,开展了高强高耐候钢的腐蚀性能的研究,为高强高耐候钢的开发提供技术支撑。本文通过周期浸润加速腐蚀与电化学实验,并采用扫面电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)对锈层形貌与结构进行分析,主要研究以下内容:(1)在实验室采用电化学对不同材料的腐蚀热力学与动力学参数进行检测,研究合金元素与组织状态对高强高耐候热轧结构钢在工业大气中耐候性能的影响规律,并对不同材料在NaHSO_3溶液中的腐蚀机理进行探究。(2)在实验室采用周浸快速腐蚀实验方法,研究合金元素对耐候钢在工业大气环境中腐蚀性能以及宏观腐蚀形貌的影响规律,评价不同实验钢的腐蚀性能;(3)在实验室利用扫描电镜以及XRD衍射,对实验钢的腐蚀产物演变规律、腐蚀形貌特征以及腐蚀产物结构进行分析,探索不同合金元素在不同腐蚀周期下锈层形貌及结构的演变规律。实验结果表明:(1)实验钢裸钢的自腐蚀电位主要受实验钢组织影响,晶粒粗大组织单一实验钢自腐蚀电位较小,初始时能增强其耐腐蚀性能;实验钢的阻抗随着Cu、Cr、Ni合金元素的添加有明显增大;同一实验钢随着腐蚀时间的延长,添加合金元素Cu、Cr、Ni的实验钢的阻抗值稳定增强,腐蚀锈层保护性能增强且锈层稳定,在腐蚀后期其阻抗值增加更为明显,锈层稳定性增强更为显著;(2)同一实验钢随着腐蚀时间的延长,未添加Cu、Cr、Ni合金元素实验钢腐蚀速率呈波动状态,添加Cu、Cr、Ni合金元素后,实验钢腐蚀速率有趋于稳定的趋势;随着腐蚀时间的延长,五种实验钢的锈层厚度逐渐增加,且致密性增强;(3)合金元素Cu、Cr、Ni的加入会明显增强实验钢的耐腐蚀性能,实验钢添加Cu、Cr、Ni合金元素腐蚀速率降低到未添加的一半以下;随着Cr含量增加,实验钢的腐蚀速率减小,当Cr含量为1.73%时,其腐蚀速率在不同腐蚀周期下均接近为不含Cr元素钢的1/2,当Cr含量增加至4.5%时,其腐蚀速率接近不含Cr元素实验钢腐蚀速率的1/3,腐蚀速率大大降低;(4)在实验钢中添加Cu、Cr、Ni元素,使得锈层致密度明显提升,锈层孔洞裂纹逐渐消失,锈层中保护性物相α-FeOOH晶体占比增加,耐腐蚀性能增加;当Cr含量为3.6%以上时,表面锈层为块状的Cr_2O_3和Cr(OH)_3非晶体,阻碍电化学的发生,从而保护基体,提升钢的耐腐蚀性能。
【图文】：

国铁,固定资产投资,情况

图 1.1 2010-2015 年中国铁路建设及固定资产投资情况 China Railway Construction and Investment in Fixed Assets for国内外发展历史在使用过程中受所处环境的影响会遭到各种形式的破坏形式之一[4]。金属腐蚀涉及的范围十分广泛，几乎损耗，而且金属腐蚀不仅会造成很多直接性的各类损能后造成更多危害的间接损失。因金属材料的腐蚀所的，且金属材料的腐蚀除了会损坏金属而直接造成巨破坏了产品实用性能从而常常会危及人身安全，造成更生的物质对环境的破坏也是巨大的，会破坏生态平衡律及其原理，以及探究出其防护方法，减轻腐蚀所导致的意义。耐候钢的研发也是在这一背景下所产生的。大气环境中相较于普碳钢耐腐蚀性能大大提高，同时

关系图,表面水,金属腐蚀,膜层厚度

重载列车用高强度高耐候钢腐蚀性能研究从而构成自催化腐蚀现象的发生[27]。而且之后的 FeS SO42—穿过锈层到达金属表面才能生成，这将进一步面水膜的厚度对于耐候钢的影响也是较大的，不同的材的腐蚀造成影响外，大气中水分的含量对钢材的影腐蚀速率与其表面水膜厚度的关系如图 1.2 所示。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.12;U270.41

【参考文献】