弹性拉应力下Q235碳钢在5NaCl盐雾中的成锈行为及其机理

摘要

结合中性盐雾实验和四点弯曲法研究Q235碳钢在弹性拉应力作用下的预腐蚀成锈行为,采用SEM、XRD和电化学阻抗谱等手段研究了锈层的成分、结构以及电化学特性。结果表明,弹性拉应力通过加速阳极溶解促进锈层中γ-FeOOH物相的生成,且由于γ-FeOOH是在液相中生成,而γ-FeOOH向α-FeOOH和Fe_(3)O_(4)/γ-Fe_(2)O_(3)转化是在固-液界面进行,γ-FeOOH的生成速率比其转化速率快,导致锈层中γ-FeOOH的质量分数随应力水平提高而增加,α-FeOOH和Fe_(3)O_(4)/γ-Fe_(2)O_(3)的质量分数相应减少。随着应力由0增大至0.95σs(σs为屈服强度),Fe_(3)O_(4)/γ-Fe_(2)O_(3)的质量分数由53%减小至约46%,α-FeOOH的质量分数由约30%减小至约23%,γ-FeOOH的质量分数由不到17%增大至约31%,这种物相成分变化导致锈层的致密性降低,厚度增加。此外,弹性拉应力通过加速阳极溶解促进了锈层的生长,进一步增加了锈层的厚度。锈层的厚度增加提高了离子在锈层中电迁移的阻力,锈层的致密性降低减弱了锈层内侧微环境的闭塞性,2者的共同作用使得锈层的保护性随应力水平的提高呈增强趋势。