本發明涉及一種低合金結構鋼的耐蝕性評價方法，涉及金屬材料的測試評價領域，特別是金屬材料的耐腐蝕性能評價領域。

　　技術背景

　　低合金結構鋼具有良好的力學性能、焊接性能和切削加工性，被廣泛應用于高層建筑、工程機械、風電設備、壓力容器、船舶及車輛等領域。其中，傳統的鐵素體珠光體雙相低合金結構鋼和貝氏體單相合金結構高強度鋼應用范圍廣，面臨的腐蝕環境復雜，因此其耐蝕性能對大型建筑及機械的壽命及安全性尤其重要，建立全面、準確而簡便高效的低合金結構鋼耐蝕性評價方法具有重要意義。

　　研究發現，低合金結構鋼本身的材料因素，即合金成分、顯微組織及夾雜物分布等對鋼的耐蝕性能影響較大，但目前文獻中報道的多種用于評價金屬材料耐蝕性的方法，例如溶液浸泡掛片法、鹽霧試驗法、周期浸潤腐蝕試驗法等，均未能全面考慮影響鋼材耐蝕性的各種材料因素，且上述方法均需通過腐蝕模擬實驗進行，操作不便，實驗周期長。《gbt714-2015橋梁用結構鋼》和《gbt4171-2008耐候結構鋼》中，均采用耐大氣腐蝕性指數i[i＝26.01(％cu)+3.88(％ni)+1.2(％cr)+1.49(％si)+17.28(％p)-7.29(％cu)(％ni)-9.1(％ni)(％p)-33.39(％cu)2]評價鋼的耐蝕性，該指數只考慮了合金元素的影響，而忽略了其它顯微組織因素的影響。此外，專利“一種極地海洋環境用低合金鋼的耐蝕性評價方法(公開號：cn109187322a)”公開了一種極地海洋環境用低合金鋼的耐蝕性評價方法，該方法將低合金鋼試樣置于腐蝕液中進行處理，并在顯微鏡中觀察試樣的夾雜物點蝕源的數量，以夾雜物點蝕源數量的多少判定耐蝕性能的強弱。但該方法僅考慮了鋼中夾雜物對耐蝕性的影響，評價標準不夠全面準確。專利“工業大氣環境下鍍鋅鋼鍍層的腐蝕模擬方法和耐蝕性評價方法(公開號：cn105277478a)”公開了一種工業大氣環境下鍍鋅鋼鍍層的腐蝕模擬方法和耐蝕性評價方法，該方法采用噴霧/干燥循環腐蝕模擬工業大氣腐蝕過程。對鍍鋅鋼鍍層的耐蝕性評價時，鍍層表面未出現紅銹階段，以鍍鋅層的腐蝕速率判斷鍍層的耐蝕性；當鍍鋅鋼出現紅銹時，則以紅銹出現的時間來判斷鍍鋅層的保護作用。但該方法實驗周期較長，操作不夠便捷。因此，建立一種新的涵蓋多種材料因素且操作簡潔試驗周期短的低合金鋼耐蝕性評價方法是十分必要的。

　　技術實現要素：

　　發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種低合金結構鋼的耐蝕性評價方法，實驗周期短，考慮的材料因素更為全面，操作較為簡易，便于為低合金結構鋼在實際使用中提供更加準確、更為合理的耐蝕性評價標準，對低合金結構鋼的安全服役有重要意義。

　　技術方案：本發明所述低合金結構鋼的耐蝕性評價方法，包括：

　　(1)使用光譜法或化學分析等方法測定低合金結構鋼中各元素成分(質量分數)，并根據低合金結構鋼耐大氣腐蝕的耐蝕性指數計算公式：

　　i＝26.01(％cu)+3.88(％ni)+1.2(％cr)+1.49(％si)+17.28(％p)-7.29(％cu)(％ni)-9.1(％ni)(％p)-33.39(％cu)2

　　計算出待評價低合金鋼的耐蝕性指數i。

　　(2)將低合金結構鋼試樣表面使用60～2000號水砂紙逐級打磨后，對試樣進行機械拋光，然后用去離子水、丙酮清洗，去除表面的油污。將機械拋光后的低合金結構鋼試樣經4％的硝酸酒精溶液侵蝕后使用光學顯微鏡觀察其金相組織，并根據《gb/t6394-2002金屬平均晶粒度測定方法》及金相圖像分析軟件得出待評價鋼的珠光體相所占面積百分比及晶粒度級別，所得值分別記為x1和x2。

　　(3)之后根據《gb/t10561-2005鋼中非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢驗法》在光學顯微鏡下對機械拋光后的鋼進行夾雜物觀察并選擇三個具有代表性的視場進行拍照，拍照后計算夾雜物所占面積百分比，所得值記為x3。

　　(4)將上述三個步驟中所得的i、x1、x2、x3的值代入式：y＝i-0.062x1+0.10x2–12.1x3中，得到的值即為低合金結構鋼的綜合耐蝕指數y，y值越大，低合金鋼的耐蝕性就越好。

　　有益效果：

　　(1)本發明評價方法中，綜合考慮了低合金結構鋼成分、晶粒度、組織比例以及夾雜物等材料因素對鋼材耐蝕性的影響，并考慮了各影響因素對耐蝕性影響所占權重，對于耐蝕低合金鋼的冶煉工藝及成分優化、耐蝕性評價等方面有重要意義。

　　(2)本發明方法中，規避了傳統耐蝕性評價方法中的室內腐蝕模擬加速試驗或室外暴曬試驗等，僅對低合金鋼本身的成分、組織結構、夾雜物等性能進行分析，實驗過程簡單，實驗周期大大縮短，具有簡潔高效的特點。

　　附圖說明

　　圖1：八種實施例低合金結構鋼夾雜物形貌，

　　八種試驗鋼金相組織a)1#；b)2#；c)3#；d)4#；e)5#；f)6#；g)7#；h)8#。

　　圖2：八種實施例低合金結構鋼金相組織，

　　八種試驗鋼夾雜物形貌：a)1#；b)2#；c)3#；d)4#；e)5#；f)6#；g)7#；h)8#

　　圖3：八種實施例低合金結構鋼經7天中性鹽霧試驗后的表面形貌，

　　八種試驗鋼鹽霧試驗后的宏觀形貌：a)1#；b)2#；c)3#；d)4#；e)5#；f)6#；g)7#；h)8#。

　　具體實施方式

　　下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

　　實施例

　　采用本發明所述的低合金結構鋼耐蝕性評價方法的實施例低合金鋼的化學成分重量百分比如表1所示。并根據低合金鋼耐蝕性指數i計算公式得到八種實施例的耐蝕性指數，如表2所示。

　　表1八種實施例的化學成分

　　表2八種試驗鋼的耐大氣腐蝕指數i值

　　將八種實施例試樣沿法向切成10mm×10mm×3mm的片狀試樣，經60～2000號水砂紙逐級打磨后，對試樣進行機械拋光，然后用去離子水、丙酮清洗，去除表面的油污。之后根據《gb/t10561-2005鋼中非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢驗法》在axioscopea1型蔡司金相顯微鏡下對機械拋光后的八種試驗鋼進行夾雜物觀察，每個試樣選擇三個具有代表性的視場進行拍照如圖1所示，同時計算各試樣夾雜物所占面積比，如表3所示。

　　表3八種鋼夾雜物所占面積

　　機械拋光后的試樣經4％的硝酸酒精溶液侵蝕后使用蔡司金相顯微鏡觀察其金相組織如圖2所示，并根據《gb/t6394-2002金屬平均晶粒度測定方法》及miaps金相圖像分析軟件評定八種鋼的晶粒度級別，并計算珠光體所占面積百分比，所得結果如表4所示。

　　表4八種鋼晶粒度級別及組織含量

　　將試樣沿軋制方向切成70mm×35mm的片狀試樣，表面經磨床打磨光亮，清洗除油后稱重，之后按照《gb/t10125-2012人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》進行室內鹽霧試驗。鹽霧實驗作為室內加速腐蝕試驗，可以快速模擬室外大氣腐蝕的情況。本實驗采用5％氯化鈉溶液，調節ph在6.5-7.2之間，使用連續噴霧進行中性鹽霧試驗。試樣沿與垂直方向45°放于v型槽中，實驗周期為7天。

　　實驗結束后，對取出的試樣進行宏觀拍照，如圖3所示。按照《gb/t16545-2015金屬和合金的腐蝕腐蝕試樣上腐蝕產物的清除》，使用500ml鹽酸+500mlh2o+3.5g六次甲基四胺除銹液進行除銹，除銹后清洗干燥并稱重，計算試樣經7天鹽霧試驗后的腐蝕失重率，結果如表5所示。

　　表5八種試驗鋼的失重比

　　以八種實施例低合金結構鋼的失重率作為評價腐蝕性的依據，并以材料的耐候指數(i)、顯微組織中珠光體含量(x1)、晶粒度級別(x2)以及夾雜物數量(夾雜物面積百分比，x3)為變量，采用statisticalproductandservicesolutions(spss)軟件進行多元回歸分析，將回歸關系式進行符號轉變(即失重率與耐蝕性互為正負關系)，將失重率轉化為綜合耐蝕指數，并根據更多的實驗結果及擴展數據對系數進行修正、常數項合并等進行一系列處理，可得低合金結構鋼綜合耐蝕指數y與材料四種因素的關聯關系式如下：

　　y＝i-0.062x1+0.10x2–12.1x3

　　因此，可將該式作為定性評價低合金結構鋼耐蝕性的評價依據，即將四種材料因素所得結果帶入該表達式，即可推知低合金鋼的耐蝕性，所得y值越大，低合金鋼的耐蝕性就越好。

　　技術特征：

　　1.一種低合金結構鋼的耐蝕性評價方法，其特征在于：評價步驟包括：

　　(1)使用光譜法或化學分析等方法測定低合金結構鋼中各元素成分，并根據低合金結構鋼耐大氣腐蝕的耐蝕性指數計算公式：

　　i＝26.01(％cu)+3.88(％ni)+1.2(％cr)+1.49(％si)+17.28(％p)-7.29(％cu)(％ni)-9.1(％ni)(％p)-33.39(％cu)2

　　計算出待評價低合金鋼的耐蝕性指數i；

　　(2)將低合金結構鋼試樣表面使用60～2000號水砂紙逐級打磨后，對試樣進行機械拋光，然后用去離子水、丙酮清洗，去除表面的油污；將機械拋光后的低合金結構鋼試樣經4％的硝酸酒精溶液侵蝕后使用光學顯微鏡觀察其金相組織，并根據《gb/t6394-2002金屬平均晶粒度測定方法》及金相圖像分析軟件得出待評價鋼的珠光體相所占面積百分比及晶粒度級別，所得值分別記為x1和x2；

　　(3)之后根據《gb/t10561-2005鋼中非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢驗法》在光學顯微鏡下對機械拋光后的鋼進行夾雜物觀察并選擇三個具有代表性的視場進行拍照，拍照后計算夾雜物所占面積百分比，所得值記為x3；

　　(4)將上述三個步驟中所得的i、x1、x2、x3的值代入式：y＝i-0.062x1+0.10x2–12.1x3中，得到的值即為低合金結構鋼的綜合耐蝕指數y，y值越大，低合金鋼的耐蝕性就越好。

　　技術總結

　　本發明公開了一種低合金結構鋼的耐蝕性評價方法，包括：將按低合金結構鋼元素組成計算的耐大氣腐蝕性指數I、通過金相組織計算的珠光體相含量(X1)及晶粒度等級(X2)、通過夾雜物觀察計算的典型視場下夾雜物面積百分比(X3)等四個變量帶入式：Y＝I?0.062X1+0.10X2–12.1X3中，得到該待評價低合金結構鋼的綜合耐蝕指數Y，通過Y的大小判斷該低合金結構鋼耐蝕性的高低。該方法考慮因素較為全面，步驟簡單，操作方便，無需進行大量模擬及戶外實驗，實驗周期短，便于為低合金結構鋼在實際使用中提供更加準確、更為合理的耐蝕性評價標準。

　　技術研發人員：李曉剛;黃運華;程學群;劉超;劉智勇

　　受保護的技術使用者：北京科技大學

　　技術研發日：2020.01.03

　　技術公布日：2020.05.01