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新型Fe-Mn-Al-Cr-C 系TWIP 钢的抗腐蚀性能研究

耐腐蚀TWIP钢,层错能,形变孪晶,半导体特性,钝化膜组成

为了改善Fe-Mn-Al-C系奥氏体TWIP钢的抗腐蚀性能，根据层错能计算公式，添加了耐蚀性元素Al、Cr，设计出两种新型Fe-27Mn-3Al-7Cr-0.3C和Fe-27Mn-3Al-7Cr-0.5C奥氏体TWIP钢。研究了两种TWIP钢的力学性能以及拉伸过程中的组织变化，测试了在模拟大气环境的1 mol/l Na₂SO₄溶液中的耐蚀性能，分析了Fe-27Mn-3Al-7Cr-0.5C TWIP钢钝化膜成分、结构及致密性，并与常规高铝Fe-28Mn-9Al-0.8C奥氏体钢进行对比。研究结果表明：经过固溶处理的两种新型奥氏体TWIP钢，在室温拉伸过程中，均产生了高密度形变孪晶和高加工硬化率，且加工硬化率均随应变增大出现较大平台，抗拉强度分别为900 MPa和950 MPa，断后延伸率分别为100 %和115 %。与Fe-28Mn-9Al-0.8C钢相比，Fe-27Mn-3Al-7Cr-0.3C和Fe-27Mn-3Al-7Cr-0.5C奥氏体TWIP钢在1 mol/l的Na₂SO₄溶液中的阳极极化曲线均呈现典型的自钝化过程，自腐蚀电位E_corr由-560 mV(SCE)分别提高到-340 mV和-350 mV(SCE)，维钝电流密度I_ss由11.8 μA/cm²分别下降至3.8 μA/cm²和3.9 μA/cm²，钝化性能显著提高。Fe-27Mn-3Al-7Cr-0.5C TWIP钢的钝化膜分为内外两层，双层结构可有效阻碍基体中金属离子向外迁移，以及氧离子向内迁移，钝化膜的致密性显著提高。