一种不锈钢锈蚀原因的分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及理化检测方法，特别涉及对金属试样进行理化检测方法。
【背景技术】
[0002]在公司ZU项目生产制造中，产生一批不锈钢发动机支座锈蚀现象，从试飞的飞机上的装机件到装配过程中流转的件，再到未装机的库存件都发现了不同程度的锈蚀，以往制造中都未发生过。公司要求查明原因，彻底解决问题，避免以后再次发生同类事件，哈飞理化未进行过此类分析工作。
【发明内容】
[0003]本发明专利主要解决了不锈钢材料表面锈蚀原因分析的方法程序问题。
[0004]本发明提供了一种不锈钢锈蚀原因的分析方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0005]对锈蚀件表面观察，通过颜色差异判定锈蚀件外观的锈蚀程度；
[0006]根据锈蚀程度将锈蚀件分为锈蚀区和非锈蚀区两部分，将锈蚀区和非锈蚀区两部分进行切割，制备金相试样，标明锈蚀面方向，将金相试样腐蚀后在光学显微镜下观察组织；
[0007]利用扫描电子显微镜对锈蚀件进行微观观察；
[0008]利用能谱仪对锈蚀件的锈蚀区和非锈蚀区表面分别进行能谱分析，判定锈蚀区和非锈蚀区化学成分差异，得到不锈钢锈蚀件的锈蚀原因；
[0009]通过盐雾试验对不锈钢锈蚀件的锈蚀原因进行验证，检验锈蚀原因是否符合实际情况。
[0010]本发明不锈钢锈蚀原因的分析方法，其特征在于，所述微观观察步骤包括:
[0011 ] 对预检测件进行超声清洗、吹干；
[0012]将试样放入电子显微镜样品室内，在电子显微镜下观察锈蚀区域及未锈蚀区域的表面形貌。
[0013]为实现上述目的，在本发明中采取宏观和微观相结合的方法，解决了锈蚀原因分析的方法和程序问题。通过该程序方法实施，满足了分析锈蚀原因的目的。
[0014]通过宏观和微观相结合的方法实施，解决了锈蚀原因分析的方法和程序问题。分析得出不锈钢材料锈蚀原因，促进工艺改进。
【具体实施方式】
[0015]---ZU发动机支架锈蚀原因分析
[0016]ZU直升机发动机支架在试飞期间发现表面出现锈蚀，同时，发现几十件在生产线上和仓库中同批次发动机支架表面也出现不同程度的锈蚀。对锈蚀零件进行理化检测试验，分析锈蚀产生原因。
[0017]发动机支架采用ICrlSN1Ti不锈钢板材加工制造，支架制造工艺流程为:下料-钳工-涂漆-冲压折弯-钳工折弯-脱漆-三氯乙烯除油-淬火(1150± 10°C，箱式炉水冷)_冲压校型-钳工校型-硬度检验-吹砂-钝化(吹砂间隔应少于4小时)-标记-终检-交付铆接-淋浴试验。
[0018]I表面观察
[0019]锈蚀支座表面各个区域均出现不同程度的锈蚀，呈棕红色，锈蚀出现区域没有明显的规律性。切取金相试样及进行微观分析的试样，分别编号为试样1、试样2。
[0020]2金相观察
[0021]金相分析试样经镶嵌、磨制、抛光和腐蚀后，在光学显微镜下观察截面显微组织。金相组织显示黑色的点为碳化物，有棱角的颗粒为氮化物，材料组织正常，未发现晶间腐蚀迹象的存在。
[0022]3微观观察
[0023]将试样I及试样2进行超声清洗、吹干，在电子显微镜下观察锈蚀区域及未锈蚀区域的表面形貌。
[0024]3.1金相试样微观观察
[0025]对支架截面观察发现，支架表面凹凸不平，表面氧化皮有分层现象。
[0026]3.2试样2锈蚀区域显微分析，试样2锈蚀区域表面随机分布大量腐蚀产物，边缘呈层状与基体分离，与基体的结合较差
[0027]使用草酸对表面的腐蚀产物进行清洗。清洗后的表面形貌试样2表面存在大量的划痕和凹坑，同时发现有固体颗粒镶嵌入试样基体。
[0028]3.3试样2未锈蚀区域显微分析，试样2未锈蚀区域表面较为平整。对表面进行草酸处理后，表面平坦，划痕较轻。
[0029]4能谱分析
[0030]4.1将试样I及试样2超声清洗、吹干，对表面进行能谱分析。
[0031]4.2试样2锈蚀区域显微分析，试样2锈蚀区域表面随机分布大量腐蚀产物，在未见明显腐蚀产物区域存在大量的Si元素，且Cr含量低于材料名义成分。对腐蚀产物进行EDS分析，腐蚀产物为Fe、Ni氧化物。
[0032]4.3对试样2表面发现的嵌入试样基体的固体颗粒镶进行EDS分析，嵌入的颗粒应S120
[0033]4.4试样2未锈蚀区域显微分析，对试样2表面进行EDS分析发现，表面存在氧化皮，富Ni贫Cr且含有Si元素。
[0034]5盐雾试验
[0035]分别取原材料板材一件(试样3)。从支架切取板材两件,支架切取的两件:一件将整个表面氧化层及吹砂损伤层打磨干净(试样4)，另一件只将部分有锈蚀的区域表面打磨干净(试样5)，进行盐雾试验。盐雾试验后试样3和试样4表面形貌与进行盐雾前没有明显差别，未出现锈蚀现象；试样5表面打磨区域未出现锈蚀，其它区域出现了明显的棕红色锈蚀区域，尤其在试样折弯小尺寸面上锈蚀严重。
[0036]从锈蚀区颜色上分析，腐蚀区域可能为Fe2O3和Fe2O3.2H20。
[0037]金相组织未发现有晶间腐蚀的迹象。
[0038]试样表面没有成分偏析，表面的锈蚀区域和未锈蚀区域都含有大量的Si，为外部因素带来的。
[0039]对比锈蚀区域和未锈蚀区域表面发现，锈蚀区域的表面存在大量的划伤和凹坑，且划伤较深，严重破坏了支架表面的完整性。
[0040]从支架生产工艺分析，试样表面存在有大量的Si元素，甚至基体表面嵌入了 S12,表面存在的大量划伤和凹坑，说明零件在吹砂过程中，吹砂工艺控制不当，且在随后的酸洗过程中未能将表面清理干净。表面划伤，基体表面嵌入了 S12，破坏钝化膜的连续性，破坏材料表面均匀性，从而造成支架表面局部锈蚀；酸洗钝化后，残液存留带来了腐蚀介质，使腐蚀加重；基体表面嵌入了 S12，造成不锈钢材料表面钝化膜不均匀或较薄，形成电化学腐蚀。
[0041]能谱分析显示，锈蚀区域氧含量较高，腐蚀产物呈红黄色，产物为Fe2O3和Fe2O3.2H20o
[0042]外来夹杂物的存在和所造成的划伤，导致支架表面容易遭受腐蚀，是导致支架发生锈蚀的主要原因。
[0043]通过24小时盐雾对比试验，未经任何处理且表面没有损伤的原材料表面未出现锈蚀现象；打磨后，去除了夹杂物和划痕的支架表面，虽未经钝化处理，也未出现锈蚀现象；而未打磨的原始表面，虽然带有钝化层保护，锈蚀仍然明显；再次验证了吹砂表面受损是导致支架产生锈蚀的主要原因；同时表明，将表面锈蚀层和吹砂损伤层打磨修复，能够消除形成原电池的因素，有效地防止支架发生锈蚀。
【主权项】
1.一种不锈钢锈蚀原因的分析方法，其特征在于，包括以下步骤: 对锈蚀件表面观察，通过颜色差异判定锈蚀件外观的锈蚀程度； 根据锈蚀程度将锈蚀件分为锈蚀区和非锈蚀区两部分，将锈蚀区和非锈蚀区两部分进行切割，制备金相试样，标明锈蚀面方向，将金相试样腐蚀后在光学显微镜下观察组织； 利用扫描电子显微镜对锈蚀件进行微观观察； 利用能谱仪对锈蚀件的锈蚀区和非锈蚀区表面分别进行能谱分析，判定锈蚀区和非锈蚀区化学成分差异，得到不锈钢锈蚀件的锈蚀原因； 通过盐雾试验对不锈钢锈蚀件的锈蚀原因进行验证，检验锈蚀原因是否符合实际情况。2.根据权利要求1所述的不锈钢锈蚀原因的分析方法，其特征在于，所述微观观察步骤包括: 对预检测件进行超声清洗、吹干； 将试样放入电子显微镜样品室内，在电子显微镜下观察锈蚀区域及未锈蚀区域的表面形貌。
【专利摘要】本发明提供了一种不锈钢锈蚀原因的分析方法，包括以下步骤:对锈蚀件表面观察，通过颜色差异判定锈蚀件外观的锈蚀程度；根据锈蚀程度将锈蚀件分为锈蚀区和非锈蚀区两部分，将锈蚀区和非锈蚀区两部分进行切割，制备金相试样，标明锈蚀面方向，将金相试样腐蚀后在光学显微镜下观察组织；利用扫描电子显微镜对锈蚀件进行微观观察；利用能谱仪对锈蚀件的锈蚀区和非锈蚀区表面分别进行能谱分析，判定锈蚀区和非锈蚀区化学成分差异，得到不锈钢锈蚀件的锈蚀原因；通过盐雾试验对不锈钢锈蚀件的锈蚀原因进行验证，检验锈蚀原因是否符合实际情况。
【IPC分类】G01N1/32, G01N17/00
【公开号】CN105004651
【申请号】CN201410160466
【发明人】金光慧, 陈国权, 马飞亚, 魏振伟
【申请人】哈尔滨飞机工业集团有限责任公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2014年4月21日