近年来,我公司承接的产品合同中，大量采用镍基合金材料。产品制造技术要求对所使用的镍基材料及其焊接接头均应按ASTMG28A法进行耐硫酸硫酸铁晶间腐蚀试验。通过一系列的试验与比较,找出了影响试验结果的因素及其规律，提出了建设性的意见。

镍基合金晶间腐蚀试验

1、试验材料

根据产品的要求,本次试验的材料包括镍基板材、复合板、管材棒材及与之配套使用的镍基焊条、TIG焊丝、MIG焊丝及带极堆焊材料。其典型材料的标准化学成分(质量分数)见表1。

2、试验方法

ASTMG28A法是将镍基材料在沸腾的50%硫酸硫酸铁溶液中放置一定时间以此来测定该材料在服役环境中可能出现的晶间腐蚀倾向的--种试验方法。该标准规定了试验溶液装置、试样制备、煮沸时间及适用材料,详细说明了如何进行腐蚀率计算,同时在该标准8. 3节中提到作为-一个补充，可以利用金相检查来评估腐蚀的程度,标准未规定敏化制度。产品合同A规定以ASTMG28改进的A法以弯曲试验时是否产生晶间腐蚀裂纹作为验收依据;产品合同B规定以金相法测定侵蚀深度,以晶间腐蚀深度≤50pm作为合格依据,其他要求按ASTM G28 A法标准规定的要求执行。考虑到产品的制造及使用条件,两个合同均规定了试样的敏化制度。以上三种试验方法的判定标准见表2,试验中分别采用以上三种方法进行结果判定。

3、试验步骤及过程

3.1、试样制备

根据标准要求制备试样后,对试样进行模拟热处理(有要求时)和敏化处理,然后对试样进行酸洗处理并计算试样的总表面积，使用精度为10-*g的天平称重。

3.2、腐蚀试验

在50% (质量分数)硫酸水溶液600mL中加入25g硫酸铁,配制成试验溶液。在1L磨口烧瓶底部放置玻璃棒;用玻璃丝带将试样两面固定在U型玻璃棒.上,放入烧瓶中,倒人试验溶液，再放上带蛇形管的冷凝器,通人冷却水。用电炉加热试验溶液,沸腾时开仫计叶煮沸时间为120h。

3.3、试验步骤

将煮沸120h的试样取出,对用称重法试验的试样重新称重,计算腐蚀率;将用弯曲法试验的试样在试验机上弯曲180°后,用10倍放大镜观察有无晶间腐蚀裂纹存在;用金相法试验的试样经电解侵蚀后，在100倍金相显微镜下观察晶界上有无有害相析出,并测量出晶间腐蚀深度。

4、试验结果及分析

按照上述试验步骤及过程,笔者对各种不同规格的板材(包括复合板的复层)、管材棒材及焊接试板(包括镍基板材对接和堆焊试板)的试样,根据各种判定方法的要求进行了耐硫酸硫酸铁晶间腐蚀试验结果判定,选取有代表性试样的试验结果列于表3。从表3中的数据可看出,有的能通过检验,而有的却不符合标准的要求，为此笔者从以下几个方面对试验结果进行分析与研究。

4.1、试验溶液的影响

作为试验中的腐蚀介质,试验溶液的质量对试验结果将产生重要的影响。笔者在试验中所使用的硫酸、硫酸铁及蒸馏水等试剂质量均符合标准的要求,杂质含量都在允许范围之内。同时,为了防止因加热造成水分或酸气的蒸发而使pH值产生波动，应随时用试纸检查,发现一有变化马上加入一定量的硫酸铁,使试验溶液的pH值始终保持在控制范围内,使试验结果不受影响。

4.2、试验装置的影响

试验采用的是带蛇形管的冷凝器,其接口是带锥度的,插人磨口烧瓶中密封性很好,试验时水分和酸气蒸发量很小，保证了试验溶液的质量。弯曲试样是在试验机上完成的。若压头直径和支架间距过小(或弯曲半径过小)、弯曲速度过大时，试样容易产生裂纹(当试样产生裂纹时,无法确定产生裂纹的真实原因)。因此，在操作中应注意压头直径及支架间距,严格按规定要求操作,避免各种不利影响因素,确保判定结果准确无误。

4.3、敏化制度的影响

敏化温度越高材料抵抗晶间腐蚀的能力就要降低。一般情况下,镍基合金材料在450~700C时，对耐晶间腐蚀性能特别敏感。试验中的敏化温度为690C ,虽然偏高,但尚未超过700C的临界值,在允i许范围之内。同样,敏化时间越长,对试验结果越不利，试样不合格的可能性就越大,对焊接试样,尤其是堆焊试样,更是如此。表3数据显示,所有焊接试样,凡是敏化时间较长的(8h),其称重法试验结果均不合格,堆焊试样三种方法也均不合格;而当敏化时间较短(6h)时，则都合格。由此可见，敏化时间的长短对焊接试样的影响确实很大,这是由于焊接的特殊性所决定的。敏化时间的长短对型材却并未产生多大的影响,甚至经过690'C保温20h较长时间的模拟热处理再经690"C保温8h的敏化处理也仍然能合格。其主要原因是这些型材为交货状态,未经焊接的影响,其材料本身耐晶间腐蚀性能较好。

4.4、焊接的影响

焊接过程是在高温(1500C以上)状态下的熔化和重新结晶的过程。所以,试样是否处于焊接状态，对试验结果的影响是非常大的。焊接组织是---种特殊的铸态组织,由于焊接过程的特础性。结易后形成大量的柱状枝晶。高温状态下,木(晶粒会有明显长大倾向(粗晶粒是不耐晶旧腐蚀的);另外,一些有害相(如碳化物、σ相等)会在晶界上析出,化学成分也会产生偏析,杂质含量相对于母材有所增加，易产生宏、微观缺陷。这些不利因素的存在,加上氧化膜(钝化膜)的破坏，使其耐晶间腐蚀性能大大降低。焊接接头(对接)试样,虽然也处在高温下,但由于焊接时间较短,焊接线能量较小,晶粒长大倾向相对不太严重,试样中母材又占一定的比例，所以对试验结果影响并不大,也比较容易合格一些。但堆焊试样由于焊接时间较长,焊接线能量较大,因此晶粒长大倾向较大,化学成分偏析严重,由于产品对堆焊层的厚度有- -定的要求，且此种焊接方法稀释率较大,基层母材对堆焊层化学成分有一定影响(特别是造成堆焊层含铁量的增加)。因此,其试验结果不合格的可能性比对接接头试样更大。这从表3中可以得到证实,堆焊试样的腐蚀率(不管敏化时间的长短)均比对接接头试样要高一些。

5、判定方法的比较

从表3中三种检验方法判定结果的比较可以看出，称重法比较苛刻,其他两种方法主要取决于敏化制度及材料种类。

因为称重法是以质量损失来计算腐蚀率的,其直接决定试样的合格与否。因此,不管是什么状态，也不管是均匀腐蚀还是非均匀腐蚀,只要质量损失超过腐蚀率所要求的数值便不合格。另外,笔者还发现，试样按称重法判定不合格,而按金相法和弯曲法可判定为合格,例如表3中11,12及14号试样，其腐蚀率都超标,被判为不合格,但用金相法和弯曲法的判定结果为合格。而金相法和弯曲法则都与质量损失无关,只要非均匀腐蚀不是很严重,是可以通过的，当然，是否最后通过,还取决于热处理制度。对比表3中16和17号试样的结果,当敏化时间为8h,三种方法均未通过检验,但敏化时间改为6h后，三种方法均通过检验。

从三种判定方法要求的着重点不同可以看出，称重法是以检验材料的均匀腐蚀作为主要的验收依据，而金相法则着重考虑材料的晶界腐蚀。

6、结论及建议

（1）称重法考核的主要是材料的均匀腐蚀。对材料的腐蚀率的要求应由供需双方协商确定。

（2）金相法考核的是晶界腐蚀,在晶界上是否析出有害相。它的判定结果和金相显微镜的倍率有直接关系。

（3）敏化时间越长,同样的材料通过腐蚀试验的可能性就越小。所以，--定要根据实际情况来制定热处理制度。不能随意延长敏化时间，造成不必要的浪费。