長期以來Si作為對材料耐蝕性有益的元素在不銹鋼、鎳基合金、鑄鐵中都有應用。硅在一定的合金成分中分別有耐氯化物腐蝕、耐點蝕、抗氧化等作用，但是也有研究者發現添加一定含量的硅會降低材料的耐腐蝕性能。

    今天，讓我們就這個問題展開研究吧！

    試驗

    01試樣材料

    試樣材料為30Cr13不銹鋼為真空電弧爐熔煉制得的紐扣型鑄錠（以下簡稱紐扣錠），其化學成分如表1所示。5種試樣均經過了Ⅰ型熱處理工藝，同時，3號試樣還進行了Ⅱ型熱處理工藝。

    02展開試驗

    浸泡實驗；

    電化學試驗；

    微觀形貌觀察及物相分析。

    實驗結果與分析

    01微觀組織觀察

    由圖1可見：硅含量的變化對組織產生了較大的影響。硅含量為0.5%和1.0%時，暗灰色組織為回火馬氏體，亮白色且呈多邊型形狀的為鐵素體。當硅含量增加至1.5%時，組織則變為鐵素體加部分回火馬氏體（見圖2c），硅含量增加至2.0%及2.5%時，組織全部轉變為鐵素體。

    圖1 5種試樣經熱處理后的顯微組織

    由圖2可見：經過Ⅱ型熱處理工藝后，3號試樣的組織為回火馬氏體加部分鐵素體，明顯不同于經Ⅰ型熱處理工藝后的鐵素體基體加少量馬氏體組織。

    圖2 3號試樣經Ⅱ型熱處理工藝后的組織

    02腐蝕動力學

    由圖3可知：隨著Si含量的增加，不僅對鋼的耐蝕性沒有提高，甚至惡化了鋼的耐腐蝕性能。

    圖3 經Ⅰ型熱處理工藝后5種試樣腐蝕失重曲線

    由圖4可見：提高淬火溫度，3號試樣的腐蝕失重下降。

    圖4 3號試樣經不同熱處理工藝后的腐蝕失重曲線

    03動電位極化曲線

    如圖5所示，試樣的自腐蝕電位及相對應的腐蝕電流密度可由動電位極化曲線的前部分Tafel曲線斜率外推法求得。

    當電位在點蝕電位（Ep）以下時，鈍化膜能夠起到較好的保護作用，因此電流密度較小。隨著給定電位的升高，3號試樣的鈍化電流密度出現一些明顯的亞穩態電流波動，這是由亞穩態點蝕坑在鈍化膜上形成、長大，隨后又再鈍化引起的。

    圖5 經不同熱處理工藝后，3號試樣在3.5%NaCl溶液中的動電位極化曲線

    由圖6可知：隨著試樣中Si含量的增加，動電位極化曲線向右移。由此可知低Si含量的試樣陽極溶解速度小于高Si含量試樣。而1020℃淬火試樣曲線比其在950℃淬火試樣更靠左可知淬火溫度的升高有益于提高材料耐腐蝕性能。

    圖6 5種試樣在3.5%溶液中的極化曲線

    從表2中可知，隨著Si含量增加時，開路電位、點蝕電位均逐漸降低（除Si1.5%外），淬火溫度的升高提高了點蝕電位，改善其鈍化膜抗點蝕能力。這與浸泡腐蝕失重實驗結果相吻合。

    04腐蝕形貌觀察

    將電化學試驗后的試樣進行腐刻，以觀察其電化學腐蝕后形貌，見圖7。由此可知，所有試樣點蝕大部分均發生于晶界處（如圖7中箭頭所示），點蝕坑數量隨著硅含量的增加而變多。

    根據之前所做碳化物萃取試驗可知，碳化物含量會隨著硅含量增加而增加，碳化物主要為M23C6型C、Cr碳化物，碳化物中的鉻含量遠高于基體，即碳化物是富鉻區，如此必然會造成周圍出現貧鉻區，點蝕便為優先在貧鉻區形核并長大，所以碳化物周圍會出現點蝕坑。

    圖7 5種試樣的點蝕形貌

    如圖8所示，升高淬火溫度經電化學試驗后，3號試樣的點蝕坑數量及碳化物含量有所減少，說明材料的耐點蝕性能提高。

    圖8 1020℃淬火的3號試樣動電位極化曲線試驗后腐蝕形貌

    結論

    1）隨著硅含量的增加，30Cr13系列不銹鋼淬火回火后的微觀組織會逐漸由馬氏體變為鐵素體；

    2）當淬火溫度相同時，單位面積腐蝕失重隨硅含量的增加而增加，點蝕電位隨硅含量的增加而降低，抗腐蝕性能下降；

    3）含硅量1.5%的30Cr13系列不銹鋼在較高淬火溫度下，碳化物析出減少，單位面積腐蝕失重減少，點蝕電位升高，有助于材料抗點蝕性能的改善。