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消聲器用不銹鋼的冷凝液腐蝕行為研究

時(shí)間:2019-06-13    作者:無(wú)錫不銹鋼板    瀏覽:0

為了滿足日益嚴(yán)格的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)以及消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和美觀的要求,汽車排氣系統(tǒng)用材正向輕量化、長(zhǎng)壽命、耐高溫氧化和耐腐蝕的方向發(fā)展,這對(duì)排氣系統(tǒng)用鋼的服役性能提出了更高的要求。汽車排氣系統(tǒng)一般包括岐管、前管、催化轉(zhuǎn)換器、消聲器和尾管等,其中消聲器由于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,其服役環(huán)境具有較強(qiáng)的腐蝕性,是汽車排氣系統(tǒng)中較易發(fā)生腐蝕失效的部件之一。 

  目前,汽車消聲器用鋼主要有409、439和436等鐵素體系列無(wú)錫不銹鋼,由于這些鋼中合金元素的種類和含量不一樣,它們的抗氧化能力和耐腐蝕性能會(huì)有較大差異。為了認(rèn)識(shí)消聲器用無(wú)錫不銹鋼在汽車長(zhǎng)距離行駛中的服役性能,研究了5種常用鐵素體不銹鋼在氧化-冷凝液浸泡循環(huán)作用下的腐蝕行為。 

  實(shí)驗(yàn)材料為商用409、429、439、436和441鐵素體不銹鋼,表1給出了5種鋼的主要化學(xué)成分。所有試樣的尺寸均為20mm×10mm×1mm。實(shí)驗(yàn)前,試樣用SiC水磨砂紙逐漸打磨至1000#,然后用丙酮及蒸餾水清洗,最后快速吹干。 

  表1  實(shí)驗(yàn)用無(wú)錫不銹鋼材料的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%) 

  

  C

  Si

  Mn

  S

  P

  Cr

  Ni

  Mo

  Nb

  Ti

  N

  Fe

  409

  0.009

  0.35

  0.21

  0.001

  0.023

  11.40

  0.09

  0.005

  0.14

  0.14

  0.0074

  余量

  429

  0.011

  0.94

  0.93

  0.001

  0.025

  14.26

  0.22

  0.45

  0.40

  0.20

  0.0092

  余量

  439

  0.011

  0.40

  0.25

  0.002

  0.017

  16.76

  0.08

  0.004

  0.021

  0.23

  0.0076

  余量

  436

  0.012

  0.42

  0.28

  0.002

  0.018

  17.61

  0.08

  0.75

  0.01

  0.22

  0.0095

  余量

  441

  0.009

  0.44

  0.27

  0.001

  0.028

  18.18

  0.13

  0.005

  0.42

  0.17

  0.0063

  余量

  一次循環(huán)實(shí)驗(yàn)包括兩個(gè)步驟:(1)氧化步驟:將試樣置于400℃加熱爐內(nèi)恒溫氧化2h,接著取出試樣空冷至室溫;(2)冷凝液浸泡步驟:將氧化后的試樣半浸泡于80℃的冷凝液中2h,然后取出試樣并用熱風(fēng)吹干。實(shí)驗(yàn)所用的冷凝液成分為:2.8×10-3mol/LNH4Cl+5.21×10-2mol/L(NH4)2SO4+1.6×10-3mol/LNH4NO3,溶液的pH值用稀硫酸調(diào)節(jié)到3??偣策M(jìn)行100次循環(huán)實(shí)驗(yàn),并在循環(huán)實(shí)驗(yàn)期間測(cè)量試樣在冷凝液中的腐蝕點(diǎn)位和EIS譜。100次循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,對(duì)各試樣表面進(jìn)行形貌觀察和成分分析,然后清洗掉試樣表面的氧化/腐蝕產(chǎn)物。使用KEYENCEVHX-100型數(shù)碼顯微鏡測(cè)量試樣上腐蝕坑的深度,測(cè)量精度為1μm。 

  結(jié)果表明:5種無(wú)錫不銹鋼表面氧化/腐蝕產(chǎn)物膜均主要由Cr2O3和Fe2O3組成。合金元素Cr與Mo對(duì)不銹鋼表面產(chǎn)物膜電阻及電荷轉(zhuǎn)移電阻的影響最為顯著。腐蝕坑深度從大到小依次為409、439、441、429和436不銹鋼,但439與441不銹鋼以及429與436不銹鋼的腐蝕深度相差很小,并且5種不銹鋼在汽車長(zhǎng)距離行駛條件下均表現(xiàn)出良好的耐蝕性。