表面噴丸對Aermet100鋼耐蝕性影響

魏梓林，卞貴學(xué)，王安東，張勇，楊文飛，吳省均，陳躍良

表面噴丸對Aermet100鋼耐蝕性影響

魏梓林，卞貴學(xué)，王安東，張勇，楊文飛，吳省均，陳躍良

（海軍航空大學(xué)青島校區(qū)，山東 青島 266041）

探究表面噴丸處理對于Aermet100鋼耐蝕性能的影響。借助顯微觀察、電化學(xué)測量及XRD分析等手段，開展噴丸與未噴丸2類A100鋼試件的中性鹽霧試驗。腐蝕形貌上，兩者腐蝕表面變化均為先出現(xiàn)紅褐色物質(zhì)，后出現(xiàn)紅棕色與綠色絮狀物，在出現(xiàn)變化的時間上相差約1個周期。隨著腐蝕時間增長，XRD衍射峰發(fā)生右移，2類試件XRD結(jié)果均在144 h變化明顯。中性鹽霧試驗電化學(xué)結(jié)果與海洋環(huán)境下電化學(xué)結(jié)果在溶液電阻、腐蝕產(chǎn)物電阻和腐蝕反應(yīng)電阻上均有差異，自腐蝕電位略低，自腐蝕電流則低了2個數(shù)量級。兩者腐蝕現(xiàn)象規(guī)律一致，XRD衍射峰右移表明試件晶格參數(shù)變小。2類試件腐蝕速率呈現(xiàn)增加到減緩再到增加的趨勢。噴丸能明顯提高A100鋼的耐蝕性。

耐蝕性；表面噴丸；A100鋼；形貌特征；極化曲線

20世紀(jì)50年代，超高強(qiáng)度鋼是材料領(lǐng)域中一個重要的研究成果，因其具有足夠的韌性及較高的比強(qiáng)度和屈強(qiáng)比，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于橋梁建設(shè)、汽車制造等基礎(chǔ)領(lǐng)域，以及原子能、空間站等先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域[1-2]。在航空領(lǐng)域，超高強(qiáng)度鋼主要用于制造飛機(jī)機(jī)身骨架部件，特別是飛機(jī)起落架、重要連接部位的連接銷等[3]。Aermet100超強(qiáng)鋼（23Co14Ni12Cr3Mo）是我國先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)中應(yīng)用最多的超強(qiáng)鋼，屬于二次硬化型超高強(qiáng)度鋼，因其具有一定韌性、優(yōu)良的抗應(yīng)力腐蝕疲勞開裂能力和較好的耐蝕性，已經(jīng)廣泛運(yùn)用于沿海地區(qū)裝備[4]。由于我國海洋環(huán)境高溫、高濕、高鹽的特點，非常容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)腐蝕損傷[5]，國內(nèi)外學(xué)者針對超高強(qiáng)鋼的腐蝕損傷問題已經(jīng)進(jìn)行了許多研究。早在1975年，Pollock[6]就對潮濕環(huán)境下超高強(qiáng)鋼的應(yīng)力腐蝕開裂問題進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)氮氣或氬氣的添加并不能阻止裂紋在水蒸氣環(huán)境中的擴(kuò)展，裂紋在水蒸氣/氧氣混合物中的擴(kuò)展取決于水蒸氣和氧氣的分壓，以及裂紋加載的應(yīng)力強(qiáng)度。由此可見，國外學(xué)者對超強(qiáng)鋼的腐蝕研究大多是針對實際工作中由腐蝕引發(fā)的力學(xué)問題，而國內(nèi)對超高強(qiáng)鋼的研究與國外基本一致。在1981年，張志明等[7]對37SiMnCrMoV鋼焊接接頭應(yīng)力腐蝕開裂進(jìn)行了分析，并改進(jìn)了焊接工藝，防止了高壓容器的低應(yīng)力破壞，相比于國外遲了5年左右。學(xué)者們除了針對高強(qiáng)鋼的應(yīng)力腐蝕問題進(jìn)行研究外，還對不同環(huán)境與工藝處理條件下超高強(qiáng)鋼的腐蝕特性進(jìn)行了研究。錢昂等[8]用腐蝕電化學(xué)測試方法與微區(qū)電化學(xué)測試方法對鹽霧腐蝕后的A100鋼開展了腐蝕特性的電化學(xué)研究，分析了表面腐蝕機(jī)理，發(fā)現(xiàn)在鹽霧初期，腐蝕主要受到Cl–的影響，而中期腐蝕產(chǎn)物的堆積會阻礙Cl–的擴(kuò)散，后期隨著Cl–的侵蝕，腐蝕產(chǎn)物層開裂，基體繼續(xù)被腐蝕。楊永等[9]進(jìn)行了起落架用300M超強(qiáng)鋼的應(yīng)力腐蝕分析，通過優(yōu)化制造工藝、表面應(yīng)力狀態(tài)和表面處理方法，提高了起落架的抗應(yīng)力腐蝕能力?？梢?，對超高強(qiáng)鋼腐蝕損傷及腐蝕特性研究已經(jīng)具有一定基礎(chǔ)。

噴丸強(qiáng)化是利用高速運(yùn)動的彈丸撞擊材料表面，產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力并改變區(qū)域組織結(jié)構(gòu)，主要能夠提高零件的疲勞強(qiáng)度，這種處理方法具有操作簡便、耗能低、強(qiáng)化效果明顯的特點[10-11]。Zheng等[12]研究了噴丸強(qiáng)化對S960鋼表面硬化后摩擦性能的影響，發(fā)現(xiàn)噴丸處理降低了表面摩擦系數(shù)與磨損量。張強(qiáng)宏等[13]通過對噴丸工藝改善，對車輛懸架螺旋彈簧進(jìn)行了改進(jìn)。趙西洋等[14]通過對某型作動筒延壽工作探尋，發(fā)現(xiàn)采用噴丸處理的方法能夠?qū)勖娱L2倍以上。Tsai等[15]研究了噴丸處理對敏化合金600（UNSN06600）腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂行為的影響，發(fā)現(xiàn)噴丸強(qiáng)化因為殘余壓應(yīng)力和改善后的表面組織使得合金600延遲裂紋萌生。

腐蝕問題是裝備服役過程中不可避免的一個問題，現(xiàn)在我國已經(jīng)從裝備綜合設(shè)計、材料與涂料選擇、制造與使用過程中腐蝕防護(hù)與控制的諸多要點進(jìn)行控制[16]，然而，對于噴丸處理對A100鋼耐蝕性影響的研究還是鮮見的。張丹峰等[17]、錢昂[18]從質(zhì)量損失率、電化學(xué)特性等角度針對海洋環(huán)境下A100鋼的腐蝕特性進(jìn)行了研究。本試驗在他們的研究基礎(chǔ)上，以噴丸處理與未噴丸處理的A100鋼為研究對象，考察了其在不同鹽霧腐蝕時間下的腐蝕形貌與XRD演變，并與上述海洋情況下2類試件電化學(xué)特性進(jìn)行對比，來考察噴丸作用對一般中性鹽霧試驗后A100鋼耐蝕性的改善。

1 試驗

1.1 材料及試件

試驗所用A100鋼化學(xué)成分見表1。噴丸流程依據(jù)（SAE）AMS-S-13165—1997進(jìn)行，所用設(shè)備為RT4- G80-4數(shù)控噴丸設(shè)備，噴丸材料為鑄鋼噴丸，直徑為0.5 mm，硬度為55HRC～62HRC，噴丸覆蓋率為200%。

表1 A100鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

Tab.1 Chemical composition of A100 steel (mass fraction) %

將噴丸與未噴丸的A100鋼材料，分別線切割成10 mm×10 mm×3 mm方形試樣，取其中一個10 mm× 10 mm作為工作面，除工作面外其余面均用環(huán)氧樹脂封于PVC管中，并且在另一個10 mm×10 mm的面引出一根導(dǎo)線便于測量。封好后，用乙醇和丙酮對表面進(jìn)行清洗除去污漬，置于干燥皿中靜置干燥后備用。

1.2 鹽霧試驗

對經(jīng)過噴丸處理與未噴丸處理的A100鋼進(jìn)行鹽霧試驗，所用設(shè)備為YWX/Q-150型鹽霧箱。鹽霧試驗條件為5%中性NaCl溶液，溫度為(35±5) ℃，鹽霧沉降量為2 mL/(80cm2·h)，共設(shè)置5組，每組3個平行件，48 h為1個周期，共做6個周期。

1.3 形貌觀察

對每個鹽霧周期后的試件進(jìn)行宏觀與微觀腐蝕形貌觀察。微觀形貌采用Olympus DSX10-UZH型體視顯微鏡，放大倍數(shù)為100倍。采用三維模式對2類腐蝕288 h試件進(jìn)行形貌觀察與記錄。

1.4 物相分析

采用X射線衍射儀（XRD）對每個周期腐蝕后的試件表面物質(zhì)成分進(jìn)行分析，具體參數(shù)：X射線對陰極為銅靶，工作電壓為40 kV，工作電流為40 mA，掃描速度為2 (°)/min，掃描范圍2為10°～90°。

1.5 電化學(xué)測試

對每個周期鹽霧后的2種試件采用PARSTAT 4000電化學(xué)工作站測量阻抗與極化曲線，選取試件接入工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉑電極作為輔助電極。阻抗譜測試頻率范圍為105～10–2Hz，外加激勵信號為幅值10 mV的正弦波，得到Bode圖。極化曲線的測試采用動電位掃描法，掃描速度為0.16 mV/s，掃描范圍為–0.5～0.5 V（vs.開路電位），利用CorrView從試件極化曲線中擬合出試件的腐蝕電位（corr）和腐蝕電流密度（corr）。

2 結(jié)果與分析

2.1 腐蝕形貌

噴丸處理與未噴丸處理A100鋼腐蝕后的宏觀形貌如圖1所示。通過橫向?qū)Ρ?，?8 h時，噴丸試件表面的腐蝕面積要少于未噴丸試件。結(jié)合縱向來看，隨著時間的增加，噴丸試件腐蝕面積的增加明顯多于未腐蝕試件。整體來說，表面腐蝕顏色為紅色和深褐色，隨著腐蝕時間增長，在噴丸處理的試件表面出現(xiàn)了明顯的白色和青色物質(zhì)，且未經(jīng)噴丸處理的試件表面腐蝕大都是分布在試件的邊緣部位。經(jīng)過噴丸處理的試件，表面腐蝕區(qū)域除了分布在邊緣外，也有相當(dāng)部分腐蝕區(qū)域在試件中間。

圖1 不同腐蝕時間下2類A100鋼的宏觀形貌對比

噴丸處理與未噴丸處理A100鋼微觀腐蝕形貌如圖2所示。其中，未噴丸鹽霧腐蝕240 h試件與噴丸鹽霧腐蝕288 h試件由于表面顏色狀態(tài)改變，進(jìn)行了放大200倍的形貌記錄。整體上來說，由于表面殘余壓應(yīng)力等作用[19]，噴丸試件表面膜層的保護(hù)性更好。2種類型試件的腐蝕大多分布在試件邊緣，噴丸試件中明顯存在中間的腐蝕區(qū)域，前期表面能明顯看到析出的NaCl晶體。從2種材料不同周期腐蝕形貌來看，除了邊緣的腐蝕區(qū)域外，可以明顯看到噴丸的凹坑部位以及表面本身的損傷處也有銹跡。在腐蝕48 h后，噴丸試件由于粗糙度的影響，腐蝕開始的部位較未噴丸的試件多。腐蝕到96、144 h時，噴丸試件表面腐蝕面積要小于未噴丸的試件，且銹跡均為紅褐色。腐蝕192 h時，未噴丸試件表面被進(jìn)一步腐蝕，表現(xiàn)為銹跡中出現(xiàn)紅棕色的物質(zhì)，而噴丸試件表面依舊呈現(xiàn)為局部紅褐色的銹跡。到240 h時，噴丸試件表面也開始被進(jìn)一步氧化，而未經(jīng)噴丸處理的試件表面出現(xiàn)了綠色物質(zhì)。腐蝕至288 h，噴丸試件表面也出現(xiàn)了綠色物質(zhì)，且該物質(zhì)分布比未噴丸試件廣。整個腐蝕過程從形貌的演變上來看，經(jīng)過噴丸處理的試件要比未經(jīng)噴丸處理的試件“遲滯”1個周期。

圖2 不同腐蝕時間下2類A100鋼的微觀形貌對比

采用Olympus體視顯微鏡的三維拍攝模式對腐蝕288 h的2個試件進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖3所示。在腐蝕288 h時，未噴丸試件表面可見紅褐色底層與覆在其上方的紅棕色致密物及白色晶體，而噴丸試件表面只有少量的紅棕色物質(zhì)，紅褐色底層中間夾雜著淡黃色和藍(lán)綠色物質(zhì)，且有大量白色透明NaCl晶體。

綜合幾類腐蝕形貌判斷，噴丸處理導(dǎo)致表面粗糙度增加，成為腐蝕易發(fā)生的部位，使得宏觀上噴丸試件腐蝕區(qū)域多于未噴丸試件。從微觀上分析盡管噴丸試件腐蝕區(qū)域多，腐蝕進(jìn)程卻比未噴丸試件緩慢，體現(xiàn)出噴丸處理能在一定程度上增強(qiáng)A100鋼耐蝕性。

2.2 XRD測試結(jié)果與分析

2種類型試件的XRD測試結(jié)果如圖4所示。在測試結(jié)果中，未噴丸處理A100鋼的測試結(jié)果要比經(jīng)過噴丸處理的A100鋼的測試結(jié)果更為復(fù)雜，雖說2類型試件物質(zhì)一致，但兩者的衍射峰位置所對應(yīng)的2角度不同，噴丸試件比未噴丸試件偏左。這是因為噴丸使得樣品晶塊細(xì)化、位錯密度提高和顯微畸變增大。2類試件的XRD結(jié)果呈現(xiàn)一致的變化趨勢，總體上分為2部分，腐蝕至96 h為第一部分，兩類試件衍射峰基本一致，為基體所展現(xiàn)峰。只是在腐蝕開始，表面除Fe外，存在少量Fe2O3及γ-FeOOH的衍射峰，說明腐蝕初期由Fe生成Fe2O3及γ-FeOOH。144 h之后為第二部分，該部分中，主要峰由Fe變?yōu)镕e2O3，且進(jìn)一步有Fe3O4生成。通過橫向?qū)Ρ龋瑢τ趪娡柙嚰?，腐蝕時間的增加并沒有改變2角度位置。對于未噴丸試件，在腐蝕144 h后，基體處衍射峰向右偏移，表明晶胞參數(shù)變小，說明腐蝕產(chǎn)物的生成使得其中晶面受到壓應(yīng)力的作用，致使衍射峰右移。噴丸處理使得A100表面已經(jīng)存在殘余壓應(yīng)力，因此在經(jīng)過噴丸處理后的A100鋼的XRD測試結(jié)果中，沒有發(fā)生角度變化。

圖3 腐蝕288 h的2類A100鋼微觀三維形貌對比

圖4 XRD測試結(jié)果

根據(jù)XRD測試結(jié)果，未噴丸試件腐蝕產(chǎn)物的衍射峰更為復(fù)雜。結(jié)合腐蝕形貌可以分析A100鋼在鹽霧條件下的詳細(xì)腐蝕機(jī)理：初期Cl–在A100鋼表面積聚，其侵蝕作用使得表面Fe溶解為Fe2+，然后形成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2易分解[19]，一部分與進(jìn)來的O2結(jié)合形成FeOOH，另一部分則進(jìn)一步反應(yīng)成Fe(OH)3，并脫水分解為較難分解的Fe2O3和Fe3O4，而這與文獻(xiàn)[7]中研究一致。

2.3 電化學(xué)測試結(jié)果與分析

2.3.1 極化曲線

噴丸試件與未噴丸試件的極化曲線結(jié)果如圖5所示，極化曲線的擬合結(jié)果見表2和表3。通過極化曲線的測量可以發(fā)現(xiàn)，未噴丸的A100鋼的極化曲線分布比較集中，隨著腐蝕時間增加，其腐蝕電位變化并不大，穩(wěn)定在–0.75 V左右，其陽極區(qū)在電流密度達(dá)到1×10–5A/cm2左右時出現(xiàn)明顯鈍化現(xiàn)象，但是腐蝕到240 h時，鈍化現(xiàn)象明顯減弱。對于經(jīng)過噴丸處理的A100鋼，腐蝕電位基本平穩(wěn)，只是在腐蝕192 h時，明顯減小，與其他時間相比，腐蝕電位減少0.3～0.4 V，腐蝕電流密度呈現(xiàn)出現(xiàn)先增加、后減少的趨勢，最大差距接近1個數(shù)量級，且噴丸處理后，陽極區(qū)的鈍化現(xiàn)象比未噴丸的更弱。通過對比兩者同一腐蝕時間的極化曲線，腐蝕192 h以前，2類試件的腐蝕電位基本一致，但到了192 h后，噴丸試件腐蝕電位明顯低于未噴丸試件。以上現(xiàn)象說明了兩者前期的腐蝕行為基本一致，但在中期腐蝕192 h左右，噴丸試件的腐蝕明顯減緩，說明噴丸處理能夠提高A100鋼的耐蝕性。

圖5 極化曲線結(jié)果

表2 噴丸試件極化曲線擬合結(jié)果

Tab.2 Fitting results of polarization curves of shot peening specimens

表3 未噴丸試件極化曲線擬合結(jié)果

Tab.3 Fitting results of polarization curves of specimens before shot peening

2.3.2 電化學(xué)阻抗譜

噴丸與未噴丸處理的A100鋼電化學(xué)阻抗譜如圖6所示。從容抗弧的角度來看，2種試件的容抗弧都呈現(xiàn)出先減小、后增加、再減小的趨勢。腐蝕初期，由于A100鋼本身具有較好的耐蝕性，腐蝕速率較慢，表現(xiàn)出較大的容抗弧半徑，而且由于噴丸處理強(qiáng)化了表面膜層，噴丸試件48 h的容抗弧半徑明顯大于未噴丸試件。隨著腐蝕進(jìn)行，2類試件表面邊界膜層均被破壞，表面生成腐蝕坑，使得基體與腐蝕溶液以及氧氣的接觸面積擴(kuò)大，腐蝕進(jìn)程加快。在96 h之后，2類試件的容抗弧半徑又開始增大，此時因腐蝕產(chǎn)物在表面堆積，腐蝕速率有所減緩。在這之后，腐蝕介質(zhì)不斷滲入，腐蝕產(chǎn)物膜層在Cl–侵蝕下發(fā)生溶解和破損，腐蝕速率再次增大[20]。

將電化學(xué)測試阻抗結(jié)果進(jìn)行擬合，其擬合等效電路如圖7所示。部分曲線擬合結(jié)果見表4，其中s代表溶液電阻，f和f分別代表腐蝕產(chǎn)物層電阻與腐蝕產(chǎn)物層電容，c和dl分別代表腐蝕反應(yīng)電阻與反應(yīng)界面的雙電層電容。腐蝕相同時間噴丸試件腐蝕產(chǎn)物的電阻均大于未噴丸試件，說明其具有更好的耐蝕性。

圖6 2類A100鋼的Nyquist圖

圖7 等效電路

通過對比該試驗與文獻(xiàn)[18]得到的海洋環(huán)境下電化學(xué)試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)極化曲線上，擬合的中性鹽霧試驗下自腐蝕電位略低于海洋環(huán)境下擬合的腐蝕電位，而自腐蝕電流則比海洋環(huán)境下低2個數(shù)量級。這說明中性鹽霧條件下的腐蝕要慢于海洋環(huán)境，腐蝕趨勢也比海洋環(huán)境慢。在相同擬合等效電路下，中性鹽霧試驗的溶液電阻s要低于海洋環(huán)境下溶液電阻，但腐蝕產(chǎn)物電阻f與腐蝕反應(yīng)電阻c的變化趨勢卻相反，且差異顯著，說明海洋環(huán)境對腐蝕的加速主要在于對腐蝕反應(yīng)過程的一個加速催化以及對反應(yīng)產(chǎn)物的影響。

結(jié)合腐蝕形貌及XRD測試結(jié)果，從整個腐蝕機(jī)理分析，反應(yīng)過程中，腐蝕性介質(zhì)在A100鋼表面堆積，F(xiàn)e作為陽極失去電子生成Fe2+，與滲透進(jìn)來的氧原子反應(yīng)，生成鐵的氧化物以及羥基氧化物。由于Fe(OH)2極不穩(wěn)定，進(jìn)一步反應(yīng)生成Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3經(jīng)過脫水，進(jìn)一步形成穩(wěn)定的Fe2O3。橫向分析中，由于噴丸細(xì)化了晶界，使得材料中邊界膜層加厚，且更加細(xì)化，對腐蝕過程造成一定影響，阻止Cl–向基體滲透，且提高產(chǎn)物層的電化學(xué)阻抗，進(jìn)一步說明噴丸能夠強(qiáng)化A100鋼表面膜層。結(jié)合腐蝕形貌來看，紅褐色物質(zhì)為Fe2O3，析出晶體為NaCl晶體，紅棕色絮狀物以及淡黃色膠體為Fe(OH)3，綠色及墨綠色物質(zhì)為Fe(OH)2向Fe(OH)3轉(zhuǎn)化過程呈現(xiàn)出的顏色狀態(tài)。從腐蝕產(chǎn)物來看，兩者的腐蝕現(xiàn)象一致，只是噴丸試件的耐蝕性明顯強(qiáng)于未噴丸試件。

表4 電化學(xué)阻抗擬合數(shù)據(jù)

Tab.4 Fitting data of electrochemical impedance

3 結(jié)論

1）噴丸與未噴丸試件表現(xiàn)出的形貌變化規(guī)律以及物相特征基本一致，未噴丸試件腐蝕主要分布在試件邊緣，對于噴丸試件，腐蝕發(fā)生于內(nèi)部凹坑處。表面變化均為先出現(xiàn)紅褐色Fe2O3，后出現(xiàn)紅棕色與綠色絮狀物。未噴丸試件在腐蝕288 h后出現(xiàn)淡黃色膠體，其中紅棕色與淡黃色膠體均為Fe(OH)3，綠色物質(zhì)為Fe(OH)2向Fe(OH)3轉(zhuǎn)化過程呈現(xiàn)的中間顏色狀態(tài)。

2）XRD結(jié)果主要分為2部分，96 h前表面衍射峰以Fe為主，144 h后以Fe2O3為主。未噴丸A100鋼由于腐蝕產(chǎn)物堆積表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，使得其中一個晶面受到壓應(yīng)力的作用而導(dǎo)致晶格參數(shù)變小，XRD基體部衍射峰右移，而經(jīng)過噴丸處理A100鋼表面未出現(xiàn)這類情況。

3）A100鋼的腐蝕速率呈現(xiàn)出加快–減慢–加快的變化趨勢，同階段噴丸試件腐蝕產(chǎn)物的電阻均大于未噴丸試件，說明其具有更好的耐蝕性。與前人在海洋環(huán)境下的電化學(xué)試驗結(jié)果對比，海洋環(huán)境下溶液電阻要高，但其在腐蝕產(chǎn)物的生成及反應(yīng)過程的加速作用巨大。

4）前期兩者腐蝕表象一致，但是未噴丸試件腐蝕產(chǎn)物向綠色物質(zhì)轉(zhuǎn)變要比噴丸試件早1個周期。在Bode圖中，腐蝕后期噴丸試件的變化趨勢也較未噴丸試件慢1個周期。噴丸試件由于表面膜層得到強(qiáng)化，表面物質(zhì)進(jìn)一步氧化減緩。

[1] 黃建國. 一種超高強(qiáng)鋼的加工工藝及組織性能研究[D]. 沈陽: 東北大學(xué), 2011.

HUANG Jian-guo. Study on the Processing, Microstructures and Mechanical Properties of an Ultra-High Strength Steel[D]. Shenyang: Northeastern University, 2011.

[2] 羅海文, 沈國慧. 超高強(qiáng)高韌化鋼的研究進(jìn)展和展望[J]. 金屬學(xué)報, 2020, 56(4): 494-512.

LUO Hai-wen, SHEN Guo-hui. Progress and Perspective of Ultra-High Strength Steels Having High Toughness[J]. Acta Metallurgica Sinica, 2020, 56(4): 494-512.

[3] ZHAO Wei-dong, LIU Dao-xin, YANG Jing, et al. Improving Plain and Fretting Fatigue Resistance of A100 Steel Using Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification[J]. International Journal of Fatigue, 2021, 148: 106204.

[4] 萬如. 新型高合金二次硬化超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展[J]. 材料工程, 1994, 22(11): 1-5.

WAN Ru. Development of Advanced Highly Alloy of Secondary Hardening Ultrahigh-Strength Steels[J]. Journal of Materials Engineering, 1994, 22(11): 1-5.

[5] 孫敏, 肖葵, 董超芳, 等. 300M和Cr9鋼在酸性介質(zhì)中的電化學(xué)性能研究[J]. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報, 2012, 32(6): 449-454.

SUN Min, XIAO Kui, DONG Chao-fang, et al. Electrochemical Behavior of 300M and Cr9 Steel in Acidic Environments[J]. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection, 2012, 32(6): 449-454.

[6] POLLOCK W J. Stress Corrosion Cracking of a Low Carbon Ultra-High Strength Steel in Humid Environments[J]. Corrosion Science, 1975, 15(6/7/8/9/10/11/12): 545-551.

[7] 張志明, 鐘國柱, 徐再成, 等. 超高強(qiáng)鋼延遲裂紋的研究[J]. 焊接學(xué)報, 1981, 2(4): 18-26.

ZHANG Zhi-ming, ZHONG Guo-zhu, XU Zai-cheng, et al. Study on the Delayed Cracking of Ultra High Strength Steel[J]. Transactions of the China Welding Institution, 1981, 2(4): 18-26.

[8] 錢昂, 金平, 譚曉明, 等. AerMet100鋼在鹽霧中的腐蝕與電化學(xué)特性[J]. 表面技術(shù), 2018, 47(10): 231-239.

QIAN Ang, JIN Ping, TAN Xiao-ming, et al. Corrosion and Electrochemical Properties of AerMet100 Steel in Salt Fog[J]. Surface Technology, 2018, 47(10): 231-239.

[9] 楊永, 張宏明, 吳朝華, 等. 起落架用300M超高強(qiáng)度鋼應(yīng)力腐蝕分析與防護(hù)[J]. 裝備環(huán)境工程, 2016, 13(1): 68-72.

YANG Yong, ZHANG Hong-ming, WU Zhao-hua, et al. Analysis and Protection of Stress Corrosion of 300M Ultra-High Strength Steel for Landing Gear[J]. Equipment Environmental Engineering, 2016, 13(1): 68-72.

[10] 王仁智. 金屬材料的噴丸強(qiáng)化原理及其強(qiáng)化機(jī)理綜述[J]. 中國表面工程, 2012, 25(6): 1-9.

WANG Ren-zhi. Overview on the Shot Peening Principle and Its Strengthening Mechanisms for Metallic Materials[J]. China Surface Engineering, 2012, 25(6): 1-9.

[11] 李保軍, 伍玉嬌, 龍瓊, 等. 表面強(qiáng)化技術(shù)在金屬材料中的研究現(xiàn)狀[J]. 熱加工工藝, 2019, 48(6): 9-12.

LI Bao-jun, WU Yu-jiao, LONG Qiong, et al. Research Progress of Surface Strengthening Technology in Metal Materials[J]. Hot Working Technology, 2019, 48(6): 9-12.

[12] YANG Zheng, ZHENG Jia-yi, ZHAN Ke, et al. Surface Characteristic and Wear Resistance of S960 High-Strength Steel after Shot Peening Combing with Ultrasonic Sprayed Graphene Oxide Coating[J]. Journal of Materials Research and Technology, 2022, 18: 978-989.

[13] 張強(qiáng)宏, 陳科仲, 付揚(yáng)帆, 等. 車輛懸架螺旋彈簧斷裂失效行為研究[J]. 裝備環(huán)境工程, 2021, 18(8): 100-106.

ZHANG Qiang-hong, CHEN Ke-zhong, FU Yang-fan, et al. Study on Failure Behavior of Spiral Spring for Automotive Suspension System[J]. Equipment Environmental Engineering, 2021, 18(8): 100-106.

[14] 趙西洋, 陳曉秀, 孟海英. 噴丸強(qiáng)化技術(shù)在某型作動筒延壽修理中的應(yīng)用[J]. 裝備環(huán)境工程, 2018, 15(12): 87-90.

ZHAO Xi-yang, CHEN Xiao-xiu, MENG Hai-ying. Application of Shot Peening Technology on Lifetime Extension Repair of an Actuator Cylinder[J]. Equipment Environmental Engineering, 2018, 15(12): 87-90.

[15] TSAI W T, CHANG C S, LEE J T. Effects of Shot Peening on Corrosion and Stress Corrosion Cracking Behaviors of Sensitized Alloy 600 in Thiosulfate Solution[J]. CORROSION, 1994, 50(2): 98-105.

[16] 陳躍良, 陳亮, 卞貴學(xué), 等. 先進(jìn)艦載戰(zhàn)斗機(jī)腐蝕防護(hù)控制與日歷壽命設(shè)計[J]. 航空學(xué)報, 2021, 42(8): 525786.

CHEN Yue-liang, CHEN Liang, BIAN Gui-xue, et al. Corrosion Protection Control and Calendar Life Design of Advanced Carrier-Based Aircraft[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2021, 42(8): 525786.

[17] 張丹峰, 譚曉明, 錢昂, 等. 噴丸強(qiáng)化對超高強(qiáng)度鋼耐腐蝕性能的影響[J]. 裝備環(huán)境工程, 2020, 17(2): 81-85.

ZHANG Dan-feng, TAN Xiao-ming, QIAN Ang, et al. Effect of Shot Peening on Corrosion Resistance of Ultra-High Strength Steel[J]. Equipment Environmental Engineering, 2020, 17(2): 81-85.

[18] 錢昂. 海洋環(huán)境下噴丸強(qiáng)化A100超高強(qiáng)度鋼腐蝕行為及疲勞全壽命預(yù)測研究[D]. 青島. 海軍航空大學(xué)青島校區(qū), 2019.

QIAN Ang. Research on Corrosion Behavior and Fatigue Life Prediction of Shot Peening A100 Ultra-high Strength Steel in Marine Environment[D]. Qingdao: Qingdao Campus of Naval Aviation University, 2019.

[19] 劉建華, 田帥, 李松梅, 等. 新型超高強(qiáng)度鋼應(yīng)力腐蝕斷裂行為研究[J]. 航空學(xué)報, 2011, 32(6): 1164-1170.

LIU Jian-hua, TIAN Shuai, LI Song-mei, et al. Stress Corrosion Crack of New Ultrahigh Strength Steel[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2011, 32(6): 1164-1170.

[20] 劉曹文, 廖凱, 陳家偉, 等. 噴丸對7075-T651鋁合金表面粗糙度影響的仿真與實驗研究[J]. 材料熱處理學(xué)報, 2021, 42(6): 172-180.

LIU Cao-wen, LIAO Kai, CHEN Jia-wei, et al. Simulation and Experimental Research on Effect of Shot Peening on Surface Roughness of 7075-T651 Aluminum Alloy[J]. Transactions of Materials and Heat Treatment, 2021, 42(6): 172-180.

Effect of Surface Shot Peening on Corrosion Resistance of Aermet100 Steel

WEI Zi-lin, BIAN Gui-xue, WANG An-dong, ZHANG Yong, YANG Wen-fei, WU Xing-jun, CHEN Yue-liang

(Qingdao Campus of Naval Aviation University, Shandong Qingdao 266401, China)

The work aims to investigate the effect of surface shot peening on the corrosion resistance of Aermet100 steel. By means of microscopic observation, electrochemical measurement and XRD analysis, the neutral salt spray test was carried out to the A100 steel specimens before and after shot peening. In terms of the corrosion morphology, the corrosion surfaces of two kinds of specimens firstly obtained reddish-brown material which then turned reddish-brown and green flocculent, and the time difference for these changes was about one cycle. With the increase of corrosion time, the XRD peaks shifted to the right, and the XRD results of the two kinds of specimens changed obviously at 144 h. The electrochemical results of neutral salt spray test were different from those under marine environment in solution resistance, corrosion product resistance and corrosion reaction resistance. The self-corrosion potential was slightly lower, while the self-corrosion current was two orders of magnitude lower. The corrosion laws of the two kinds of specimens are consistent and the XRD diffraction peak shifts to the right, indicating that the lattice parameters of specimens become smaller. The corrosion rates of the two kinds of specimens show a trend of increasing, slowing down and then increasing. Shot peening can obviously improve the corrosion resistance of A100 steel.

corrosion resistance; surface peening; A100 steel; morphology characteristics; polarization curve

2022-04-28；

2022-06-21

WEI Zi-lin (1997-), Male, Postgraduate.

卞貴學(xué)（1982—），男，博士。

Corresponding author：BIAN Gui-xue (1982-), Male, Doctor.

魏梓林, 卞貴學(xué), 王安東, 等. 表面噴丸對Aermet100鋼耐蝕性影響[J]. 裝備環(huán)境工程, 2023, 20(2): 073-081.

TG174

A

1672-9242(2023)02-0073-09

10.7643/ issn.1672-9242.2023.02.010

2022–04–28；

2022–06–21

魏梓林（1997—），男，碩士研究生。

WEI Zi-lin, BIAN Gui-xue, WANG An-dong, et al.Effect of Surface Shot Peening on Corrosion Resistance of Aermet100 Steel[J]. Equipment Environmental Engineering, 2023, 20(2): 073-081.

責(zé)任編輯：劉世忠