钢材为什么用硝酸酒精腐蚀

① 不锈钢为什么不易生锈

1，不锈钢不是不会生锈，也同样会在表面生成一种氧化物。目前市面上所有的不锈钢的不锈机理都是因为存在Cr元素。不锈钢耐蚀的根本原因（机理）是钝化膜理论。所谓钝化膜就是在不锈钢的表面有一层以Cr2O3为主的薄膜。由于这个薄膜的存在使不锈钢基体在各种介质中的腐蚀受阻，这种现象称为钝化。这种钝化膜的形成有两种情况，一种是不锈钢本身就有自钝化的能力，这种自钝化能力随铬含量的增加而加快，因此它才具有了抗锈性；另一种较广泛的形成条件是不锈钢在各种水溶液（电解质）中，在被腐蚀的过程中形成钝化膜而使腐蚀受阻。当钝化膜被损坏后，立即又可形成新的钝化膜。不锈钢钝化膜之所以具有抵抗腐蚀的能力，有三个特点：一是这个钝化膜厚度极薄，在铬含量>10.5%的条件下，一般只有几个微米；二是这个钝化膜的比重大于基体的比重；这两个特点说明这个钝化膜既薄又致密，因此，这个钝化膜很难被腐蚀介质击穿去快速腐蚀基体；第三个特点是这个钝化膜的铬浓度比基体高三倍以上；因此钝化膜有很高的耐腐蚀性。2，不锈钢一定条件下，也是会被腐蚀的。不锈钢的应用环境极其复杂，单纯的氧化铬钝化膜还不能适应高耐蚀性的要求。因而根据使用条件的不同还需要在钢中加入钼（Mo）、铜（Cu）、氮（N）等元素，以改善钝化膜的组成，进一步提高不锈钢的耐蚀性。添加Mo，由于腐蚀的产品MoO2-靠近基体而强烈促进集体的钝化，阻止了对基体的腐蚀；添加Cu使不锈钢表面钝化膜中含有了CuCl，因它与腐蚀介质不发生作用而提高了耐蚀性；添加N，由于钝化膜富集了Cr2N，使钝化膜中Cr浓度提高，因而提高了不锈钢的耐蚀性。不锈钢的耐蚀性是有条件的，一个牌号的不锈钢在某一种介质中是耐腐蚀的，但在另一种介质中可能遭到破坏。同时不锈钢的耐蚀性也是相对的，到目前为止，还没有一种不锈钢在所有环境中都是绝对不腐蚀的。3，敏化现象。不锈钢因含有Cr在表面形成氧化铬薄膜，失去化学活性，称为钝化状态，但奥氏体系若经过475~850℃温度范围时，C会与Cr结合生成碳化铬（Cr23C6）析出在晶体边界，因此晶界附近的Cr含量大减，成为贫Cr区。此时，其耐腐蚀性会降低，对腐蚀环境特别敏感，故称为敏化现象。敏化现象在氧化酸的使用环境最容易腐蚀，此外还有焊接热影响区和热间弯曲加工区。其防治方法有：a) 在475~850℃温度范围升降时，迅速通过，让Cr没有足够的时间和C结合，无法析出碳化铬。b) 对已经发生敏化现象的不锈钢施以高温固溶化处理，加热至足以使碳化铬分解的温度（1040~1150℃），然后急速冷却，使碳化铬来不及析出。c) 选用低碳型不锈钢加入304L、304LN、316L、316LN、316J1L、317L、317LN，使Cr无法与C结合。一般C含量在0.05%以下，焊接便不会产生晶界腐蚀，但须特别注意清洁，避免油污等含C物质的污染。在浓热硝酸或含氢氧酸的混合酸中使用，C含量最好在0.03%以下。d) 选用含钛（Ti）或铌（Nb）的安定型不锈钢，如316Ti、321、347、348，由于Ti、Nb与C的亲和力都大于Cr，而且碳化钛与碳化铌的析出温度比碳化铬高，所以可避免碳化铬析出。4，好了，那么不锈钢什么情况下会腐蚀呢？其实不锈钢并不是一定不生锈，只是在同一环境下比其它钢材的腐蚀速率低很多，有时甚至可以忽略不计。

② 钢铁回火后，脱碳层的厚度怎么才能从金相显微镜上看出来呀越详细越好。

从工件上取一小块试样，打磨、抛光制成金相试样，用百分之四的硝酸酒精腐蚀3到10秒（腐蚀时间长短具体要看材质），然后上显微镜观测，因脱碳层无碳或碳含量低，铁素体不受腐蚀而呈现白色，测量全白色区域深度为 全脱碳层 ，测量至白色铁素体消失的深度称为 总脱碳层 。

③ 美国SAE1045与国内45号钢还有日标 S45C 和欧标C45E有什么区别，主要针对他们在轧制温度工艺却别在哪里

45号钢是含碳量为0.45%的碳素结构钢，其特点是价格便宜，切削加工性能好，淬火后具有较高的硬度，调质处理后具有良好的强韧性和一定的耐磨性，被广泛用于制造结构零件及中低档的塑料模具。

图5 200X 图6 100X

材料：45钢

工艺情况：

图1–2：手工电弧焊

图3–6：手工电弧焊，焊前未予热，焊后未作消除应力处理

浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀

组织说明：

图1：上部为焊缝区，显微组织为马氏体、贝氏体、托氏体和少量柱状铁素体；下部为热影响区的过热形貌：马氏体、贝氏体、托氏体和极少量铁素体，黑色托氏体沿晶分布。

图2：图1过热区更高倍率下形貌。焊缝区由液相向奥氏体(快冷、成柱状)转变，随后冷却时由柱状奥氏体晶界上析出铁素体把柱状结晶的轮廓勾划出来，然后紧邻着铁素体产生非自发成核的贝氏体转变和非自发成核以及自发成核的托氏体转变。

由于冷却速度很快，残余部分含碳量比先转变区域的可淬性提高而产生马氏体转变。

由于母材是45钢，它比低碳钢有较好的可淬性，在焊后的冷却过程中，母材热影响区过热区出现大量的马氏体。马氏体相变的产生使焊缝和热影响区都存在很大的组织应力，很容易发生开裂。特别是在过热区，晶粒粗大，马氏体针很长，且没有回火，应力更大，此处是焊缝最薄弱的区域，产生裂缝的敏感性也最大。

图3上半部为焊缝组织：珠光体和铁素体，先共析铁素体沿柱状晶晶界析出。图的下半部为母材热影响区的半熔化区和过热区的组织；白亮的淬火马氏体、黑色针状下贝氏体和托氏体。焊缝与母材结合情况良好。

焊缝金属凝固时，首先是在与母材连接的熔池边缘开始结晶，由于母材温度低，导热性好，温度梯度大，而结晶速度很小，所以近母材熔池的结晶是在母材晶粒上直接结晶长大的。但这时母材边缘受焊接热循环的影响，已被迅速加热到高温，出现过热状态，使晶粒十分粗大，焊缝从这些粗大晶粒连续长大的焊缝新结晶也十分粗大。此外，焊接时焊缝的温度很高，也是柱状晶容易粗大的原因。母材半熔化区一般都很小，金相法较难清晰分辨，而过热区较宽，晶粒十分粗大，冷却相变后马氏体针叶也十分粗大。

一般来说，焊条含碳量比母材低，出现铁素体的比例高，铁素体的膨胀系数小，结晶收缩的应变应力小，同时铁素体塑性好，容易变形，可以减少应力集中，从而可防止焊接裂缝的产生。低碳钢的奥氏体空冷后，容易分解成珠光体和铁素体，而母材45钢，属于中碳钢，有一定淬透性，焊后空冷，重结晶区的奥氏体容易转变成马氏体。

图4为热影响区的正常重结晶区的组织，为白亮的淬火马氏体、黑色的针状下贝氏体、黑色的托氏体、黑色块状的细珠光体和少量沿晶分布白色的铁素体的混合组织。正常重结晶区(或正常正火区)的受热温度在AC3以上至晶粒的明显长大的温度区间，在此温度区间奥氏体晶粒比较细小，其转变后的马氏体针叶长度比较短，距过热区越近，奥氏体化温度越高，化学成分越均匀，奥氏体越稳定，空冷后越容易得到马氏体组织。相反，离不完全正火区越近，温度越低，化学成分越不均匀，奥氏体越不稳定，越容易分解出非马氏体组织，而形成上述的混合组织。

图5：母材不完全重结晶区，其组织为黑色的细片状珠光体和白色的铁素体，部分铁素体呈细小的针状析出，而形成魏氏组织。

此区域焊接时母材受热温度处于AC1~AC3之间，由于受热温度比较低，没有完全奥氏体化，有一部分铁素体没有转变而保留原材料的带状组织状态。已奥氏体化部分，由于温度低，奥氏体晶粒十分细小，且不稳定，容易分解成更加细小的珠光体和铁素体，由于冷却速度很快，部分铁素体呈细的针状析出，形成魏氏组织状态。

图6：母材原始组织，珠光体和铁素体，呈轧制的带状分布状态。图中铁素体中间的灰色长条状夹杂物为硫化物，轧制时塑性夹杂物沿轧制方向变形成长条状，而夹杂物可以成为铁素体析出长大的外来非自发成核核心，所以在轧制材料中经常可以看到铁素体中心有长条状分布的硫化物。

45钢属中碳钢，其可焊性比低碳钢差很多，所以焊接时一般需要焊前预热和焊后除应力处理，本例由于没有焊前预热和焊后除应力处理，在热影响区中容易出现马氏体组织，马氏体硬度高、脆性大，容易引起应变产生的应力集中，而不能产生变形以吸收应变能量，从而诱发冷裂缝的产生，同时也是使用中疲劳裂缝容易产生的地方。特别是过热区的粗大马氏体更是焊缝的薄弱区域。

以上内容 来源: 45号钢(45 钢)的相关性能与参数-S45C(JIS)-SAE1045(AISI)-SM45请参考.