sus304 不锈钢薄板失效原因分析 - 中国应急分析测试平台.PDF

记录号：JS-AL-其他-074 sus304不锈钢薄板失效原因分析 摘要：试样为使用中发生锈蚀和裂纹的 sus304（0Cr18Ni9）不锈钢薄板。通过腐蚀产物分析和表面 划伤处的腐蚀分析，结果表明：不锈钢薄板属于应力腐蚀裂纹失效，薄板材料局部存在残余应力，使 用环境中存在氯离子和水是导致材料发生应力腐蚀的原因。薄板划伤表面发生腐蚀，与固溶处理在不 锈钢表面形成的氧化膜遭到破坏，局部形成微观缝隙和存在腐蚀介质环境有关。 关键词：不锈钢薄板；应力腐蚀裂纹 中 材料种类/牌号：不锈钢/sus304（0Cr18Ni9） 概述 试样为使用中发生锈蚀和裂纹的 sus304（0Cr18Ni9）不锈钢薄板，试样外观形貌如图 1。对该不 国 锈钢薄板失效原因进行了分析。 测试过程与结果 腐蚀产物分析 应 不锈钢薄板腐蚀后的外观形貌如图 1。有的腐蚀后薄板表面没有明显的锈痕，只是在局部出现裂 纹，裂纹主要出现在冲压变形部位。有的腐蚀后有严重的锈斑，腐蚀产物呈棕黄色，同时锈层处存在 纵横交错的裂纹，因此材料呈脆性，较容易折断。 急 分 析 网 图 1 薄板腐蚀裂纹的位置和形貌 截取试样在 SEM 中观察腐蚀区内的裂纹形态如图 2~图 4。图2是存在棕黄色锈迹的试样上的裂纹 形态，可以看到大量腐蚀产物在裂纹附近部位堆积，能谱分析结果显示，腐蚀产物中有合金元素 Cr 的明显富集，同时含有很高含量的 S、Cl 等元素。看出腐蚀产物主要为易氧化元素 Cr 的氧化物，及 硫化物和氯化物。水介质中硫酸根、Cl 离子是破坏不锈钢表面钝化膜，引起材料不均匀腐蚀的最常 见元素成分，在特定条件下也是引起奥氏体不锈钢的应力腐蚀最常见元素成分。奥氏体不锈钢在潮湿 1 环境中只需要很低含量（ppm 级）的氯离子和很小的应力（轻微冷变形残余应力）作用就可以发生应 力腐蚀开裂。由于奥氏体不锈钢是韧性很好的材料，即使是在超低温下和超高断裂速度下也不会发生 脆性转变，不会出现解理断口，只有在含氯离子的水介质环境中发生应力腐蚀才会出现类似解理的穿 晶断口。因此如果在裂纹面断口上观察到类似解理的穿晶断口，则可以断定材料发生了应力腐蚀开裂。 中 国 应 急 分 裂纹的表面形貌 析 网 基体 表面腐蚀产物 图 2 裂纹表面形貌和分析 图 3 是不锈钢薄板裂纹面断口的形貌，裂纹口部断口表面覆盖了一层厚厚的腐蚀产物，腐蚀产物 2 中含氯和硫，在裂纹前沿附近看到断口呈解理样穿晶断口，这是典型的氯离子环境下的应力腐蚀断口 特征。 中 国断口表面的腐蚀产物分析 应 急