不锈钢点蚀试验方法、系统及不锈钢优化方法

本发明涉及冶金，特别是涉及一种不锈钢点蚀试验方法、系统及不锈钢优化方法。

背景技术：

1、不锈钢是指在大气、水、酸等溶液或其他腐蚀介质中具有一定化学稳定性的钢，是一种最常见的耐腐蚀材料，并且兼具良好的力学性能和加工性能，在航空航天、海洋开发、医疗器械、建筑装修和家用电器等领域都有广泛的应用。

2、对不锈钢来说，其抗腐蚀性能对钢材品质的影响至关重要。在不锈钢实际生产的脱氧过程中，会产生大量的非金属夹杂物，这些非金属夹杂物与不锈钢基体间的性质也大有不同，影响了不锈钢基体的完整性，容易引起服役过程钢材产品表面的点蚀，影响不锈钢的抗腐蚀性能。不锈钢中非金属夹杂物的产生不可避免，而不同种类的夹杂物对钢的抗腐蚀性能的影响也不尽相同，因此，研究不同种类夹杂物对不锈钢抗腐蚀性能的影响十分必要，但夹杂物诱发点蚀的过程属于微观层面的局部腐蚀，是连续发生的动态过程，且点蚀周期很长，导致并不能定量得出钢中夹杂物诱发点蚀的速率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种不锈钢点蚀试验方法、系统及不锈钢优化方法，可定量表征不同种类夹杂物诱发点蚀的速率，进而对不锈钢实际生产中夹杂物的控制目标提供指导。

2、一种不锈钢中非金属夹杂物诱发点蚀试验方法，包括：

3、s1，对待实验不锈钢进行多次打点标记，并记录位置坐标得到位置坐标集；

4、s2，基于扫描电镜，在背散射模式下，选取距离各位置坐标设定范围内的任一非金属夹杂物作为目标夹杂物，并将对应的位置坐标作为参考坐标，记录参考坐标与目标夹杂物之间的位置关系；

5、s3，对待实验不锈钢进行三维扫描，得到所述目标夹杂物的初始三维形貌特征；

6、s4，将待实验不锈钢置于设定腐蚀溶液中设定时间后取出，用冲洗剂对待实验不锈钢的表面进行冲洗并吹干；

7、s5，基于扫描电镜和位置关系，确定置于腐蚀溶液中设定时间后的待实验不锈钢中的点蚀位置，对点蚀位置进行三维扫描得到点蚀三维形貌特征；

8、s6，重复执行s4-s5，直至所述目标夹杂物完全溶解，得到若干组所述点蚀三维形貌特征；

9、s7，基于所述初始三维形貌特征和各所述点蚀三维形貌特征，得到若干个点蚀体积扩展参数；

10、s8，对各所述点蚀体积扩展参数和对应的腐蚀时间进行数据回归处理，得到点蚀扩展方程。

11、优选地，所述选取距离各位置坐标设定范围内的任一非金属夹杂物作为目标夹杂物，并将对应的位置坐标作为参考坐标，具体为：

12、对于每个所述位置坐标，均选取一个在设定范围内的非金属夹杂物作为初始目标夹杂物，并记录初始目标夹杂物与位置坐标之间的对应关系；

13、选取任一所述初始目标夹杂物作为目标夹杂物，基于对应关系将目标夹杂物对应的位置坐标作为参考坐标。

14、优选地，基于激光共聚焦显微镜进行三维扫描。

15、优选地，所述点蚀扩展方程如下：

16、

17、式中：η为点蚀体积扩展参数，t为腐蚀时间，min；y0、a1和a2均为常数。

18、优选地，所述点蚀体积扩展参数计算公式如下：

19、

20、式中：η为点蚀体积扩展参数，v为点蚀三维形貌特征的体积，v0为初始三维形貌特征的体积。

21、优选地，所述设定腐蚀溶液为六水三氯化铁与盐酸的混合溶液，所述冲洗剂为酒精。

22、优选地，待实验不锈钢的形状为长方体；

23、在进行打点标记之前，对待实验不锈钢进行打磨处理和抛光处理。

24、优选地，制作与目标夹杂物成分及质量相同的样本，对样本进行腐蚀实验得到所述设定时间。

25、本发明还提供了一种基于点蚀实验的不锈钢优化方法，其包括：

26、选取不含铈的不锈钢、含33ppm铈的不锈钢和含54ppm铈的不锈钢；不含铈的不锈钢的目标夹杂物为mns和si-mn(-al)-o，含33ppm铈的不锈钢的目标夹杂物为ce-si-mn-al-o，含54ppm铈的不锈钢的目标夹杂物ce-o-s；

27、基于上述的不锈钢中非金属夹杂物诱发点蚀试验方法分别对不含铈的不锈钢、含33ppm铈的不锈钢和含54ppm铈的不锈钢进行点蚀实验，得到的si-mn-al-o-s点蚀扩展方程如式(1)所示、mns点蚀扩展方程如式(2)所示、ce-o-s点蚀扩展方程如式(3)所示和ce-si-mn-al-o点蚀扩展方程如式(4)所示；

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29、

30、

31、

32、基于公式(1)、(2)、(3)和(4)得出点蚀体积扩展速率的大小顺序为：si-mn-al-o-s>mns>ce-o-s>ce-si-mn-al-o；

33、基于点蚀体积扩展速率的大小顺序确定加入铈对不锈钢进行优化。

34、本发明还提供了一种不锈钢中非金属夹杂物诱发点蚀试验系统，包括：

35、打点模块，用于对待实验不锈钢进行多次打点标记，并记录位置坐标得到位置坐标集；

36、目标夹杂物模块，用于基于扫描电镜，在背散射模式下，选取距离各位置坐标设定范围内的任一非金属夹杂物作为目标夹杂物，并将对应的位置坐标作为参考坐标，记录参考坐标与目标夹杂物之间的位置关系；

37、三维扫描模块，用于对待实验不锈钢进行三维扫描，得到所述目标夹杂物的初始三维形貌特征；

38、腐蚀模块，用于将待实验不锈钢置于设定腐蚀溶液中设定时间后取出，用冲洗剂对待实验不锈钢的表面进行冲洗并吹干；

39、数据记录模块，用于基于扫描电镜和位置关系，确定置于腐蚀溶液中设定时间后的待实验不锈钢中的点蚀位置，对点蚀位置进行三维扫描得到点蚀三维形貌特征；

40、重复执行模块，用于重复执行腐蚀模块至数据记录模块，直至所述目标夹杂物完全溶解，得到若干组所述点蚀三维形貌特征；

41、扩展参数模块，用于基于所述初始三维形貌特征和各所述点蚀三维形貌特征，得到若干个点蚀体积扩展参数；

42、数据回归模块，用于对各所述点蚀体积扩展参数和对应的腐蚀时间进行数据回归处理，得到点蚀扩展方程。

43、本发明的效果如下：

44、本发明不锈钢中非金属夹杂物诱发点蚀试验方法，可得出不锈钢中不同种类夹杂物诱导点蚀过程点蚀形貌的详细变化过程，更加直观的重现腐蚀过程点蚀扩展三维形貌的细节变化，在获取腐蚀过程点蚀坑高度数据的基础上，对腐蚀过程点蚀坑体积进行定量表征，通过定义点蚀坑体积扩展指数，可排除不同种类夹杂物初始尺寸对点蚀坑体积扩展程度的影响，并对点蚀坑扩展指数和腐蚀时间的关系进行数据回归，从动力学角度得出不同种类夹杂物诱发点蚀的扩展速率。在对比不同种类夹杂物诱发点蚀的速率后，可得出有利于提升不锈钢抗腐蚀性能的最佳夹杂物种类，为实际生产不锈钢中夹杂物控制目标提供指导。

技术特征：

1.一种不锈钢中非金属夹杂物诱发点蚀试验方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的不锈钢中非金属夹杂物诱发点蚀试验方法，其特征在于，所述选取距离各位置坐标设定范围内的任一非金属夹杂物作为目标夹杂物，并将对应的位置坐标作为参考坐标，具体为：

3.根据权利要求1所述的不锈钢中非金属夹杂物诱发点蚀试验方法，其特征在于，基于激光共聚焦显微镜进行三维扫描。

4.根据权利要求1所述的不锈钢中非金属夹杂物诱发点蚀试验方法，其特征在于，所述点蚀扩展方程如下：

5.根据权利要求1所述的不锈钢中非金属夹杂物诱发点蚀试验方法，其特征在于，所述点蚀体积扩展参数计算公式如下：

6.根据权利要求1所述的不锈钢中非金属夹杂物诱发点蚀试验方法，其特征在于，所述设定腐蚀溶液为六水三氯化铁与盐酸的混合溶液，所述冲洗剂为酒精。

7.根据权利要求1所述的不锈钢中非金属夹杂物诱发点蚀试验方法，其特征在于，待实验不锈钢的形状为长方体；

8.根据权利要求1所述的不锈钢中非金属夹杂物诱发点蚀试验方法，其特征在于，制作与目标夹杂物成分相同的样本，对样本进行腐蚀实验得到所述设定时间。

9.一种基于点蚀实验的不锈钢优化方法，其特征在于，其包括：

10.一种不锈钢中非金属夹杂物诱发点蚀试验系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种不锈钢点蚀试验方法、系统及不锈钢优化方法，涉及冶金技术领域，首先对待实验不锈钢进行多次打点标记，并选取距离各位置坐标设定范围内的任一非金属夹杂物作为目标夹杂物，记录目标夹杂物的初始三维形貌特征，然后置于设定腐蚀溶液中设定时间后取出，记录目标夹杂物位置的点蚀三维形貌特征，重复进行腐蚀实验，直至目标夹杂物完全溶解，得到若干组点蚀三维形貌特征；最后基于初始三维形貌特征和各点蚀三维形貌特征，得到若干个点蚀体积扩展参数，并对各点蚀体积扩展参数和对应的腐蚀时间进行数据回归处理，得到点蚀扩展方程。本发明可定量表征不同种类夹杂物诱发点蚀的速率，进而对不锈钢实际生产中夹杂物的控制目标提供指导。

技术研发人员：张立峰,张继,任英,杨文,潘料庭,黄磊,黄日清,杨东,黄学忠,黄在京,黄荣,凌锐,欧增微,李智
受保护的技术使用者：北方工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22