Page 41 - 《摩擦学学报》2020年第5期

596 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

50 表2所示为图3电化学极化曲线的拟合结果. 可以
45 看出，三种回火温度20Cr13不锈钢的自腐蚀电位相差
不大，但自腐蚀电流密度和腐蚀速率有较大差异. 当
40
Hardness/HRC 35 回火温度为250 ℃时，试样的自腐蚀电流密度为
2
−1
7.60×10 mA/cm ，腐蚀速率为8.97 mm/a，在三种回火
30
25 温度状态下钢的腐蚀速率最低，耐蚀性最好；随着回
火 温 度 的 升 高 ， 试 样 的 自 腐 蚀 电 流 密 度 增 大 为
20
−1
2
8.20×10 mA/cm ，腐蚀速率增大为9.68 mm/a，钢的耐
200 300 400 500 600 700
Tempering temperature/℃ 蚀性下降；当回火温度升高到650 ℃时，试样的自腐蚀
2
−1
电流密度增大为1.00×10 mA/cm ，腐蚀速率升高到
Fig. 2 Hardness of 20Cr13 stainless steels after after
tempering at different temperatures 11.71 mm/a，在三种回火温度状态下钢的耐蚀性最差.
图 2 20Cr13不锈钢在不同温度回火后硬度 图4所示为不同回火温度后组织中析出碳化物
SEM形貌照片和EDS能谱. 可以看出，250 ℃回火时，
时，硬度降为HRC22.7.
钢的晶界处析出少量细小的碳化物，Cr在马氏体中的
2.3 回火温度对20Cr13不锈钢腐蚀性能的影响
分布较均匀. 由于不锈钢组织中的Cr的数量和分布对
图3(a)所示为20Cr13不锈钢经过不同回火温度处
其耐蚀性影响很大 [14-16] ，因而250 ℃回火时钢的耐腐
理后在0.5M H SO 溶液中测得的Tafel极化曲线. 可以
2 4 蚀性好. 随着回火温度升高，达到450 ℃时，钢晶界处
看出，不同回火温度的极化曲线趋势基本相似，均存 的碳化物逐渐变大且数量增多，但由于温度不够高，
在明显的钝化区间，表明在试验介质中，20Cr13不锈 组织中晶粒内Cr元素向晶界扩散的速度较缓慢，碳化
钢表面生成腐蚀产物，起到一定的钝化作用. 图3(b)为 物长大的趋势较小，因此钢的耐腐蚀性能下降不明显 .
[17]
极化曲线的局部放大图，可以看出，材料在不同回火 当回火温度升高到650 ℃时，组织中晶粒内Cr元素向
温度下的腐蚀电流密度存在明显的区别. 而自腐蚀电 晶界扩散的速度加快，Cr元素的富集非常明显，从图4(e)
流密度反映在试验过程中试样腐蚀速率的大小，自腐 可以看出，钢中碳化物颗粒明显变大且数量也增多，
[13]
[18]
蚀电流密度越小，材料的耐腐蚀性越好 . 其耐蚀性变差 .
表 2 极化曲线的拟合分析
Table 2 Fitting results of polarization curves on Fig.3
Pure corrosion rate
2
Tempering temperature，T/℃ E corr /mV I corr /(mA/cm )
2
mm/a W c /[g/(mm ·h)]
−1
250 −493.17 7.60×10 8.97 7.92
450 −490.75 8.20×10 −1 9.68 8.55
−1
650 −486.30 1.00×10 11.71 10.35
2.0 250 ℃ −0.46 250 ℃
450 ℃ 450 ℃
1.5 650 ℃ 650 ℃
−0.48
1.0
E/V 0.5 E/V −0.50
0.0
−0.5 −0.52

−1.0 −0.54
−1.5
−6 −5 −4 −3 −2 −1 0 −6 −5 −4 −3 −2
2
I/(A/cm ) I/(A/cm ) 2
(a) Polarization curve (b) The local position of Fig.3(a) is enlarged
Fig. 3 Polarization curve of 20Cr13 stainless steel after tempering at different temperatures
图 3 不同温度回火下20Cr13不锈钢的极化曲线