消聲器用不銹鋼的冷凝液腐蝕行為研究
為了滿足日益嚴格的汽車尾氣排放標準以及消費者對產品質量和美觀的要求，汽車排氣系統用材正向輕量化、長壽命、耐高溫氧化和耐腐蝕的方向發展，這對排氣系統用鋼的服役性能提出了更高的要求。汽車排氣系統一般包括岐管、前管、催化轉換器、消聲器和尾管等，其中消聲器由于結構較為復雜，其服役環境具有較強的腐蝕性，是汽車排氣系統中較易發生腐蝕失效的部件之一。
目前，汽車消聲器用鋼主要有409、439和436等鐵素體系列無錫不銹鋼，由于這些鋼中合金元素的種類和含量不一樣，它們的抗氧化能力和耐腐蝕性能會有較大差異。為了認識消聲器用無錫不銹鋼在汽車長距離行駛中的服役性能，研究了5種常用鐵素體不銹鋼在氧化-冷凝液浸泡循環作用下的腐蝕行為。
實驗材料為商用409、429、439、436和441鐵素體不銹鋼，表1給出了5種鋼的主要化學成分。所有試樣的尺寸均為20mm×10mm×1mm。實驗前，試樣用SiC水磨砂紙逐漸打磨至1000#，然后用丙酮及蒸餾水清洗，最后快速吹干。
表1 實驗用無錫不銹鋼材料的化學成分（質量分數，%）
|
鋼 |
C |
Si |
Mn |
S |
P |
Cr |
Ni |
Mo |
Nb |
Ti |
N |
Fe |
|
409 |
0.009 |
0.35 |
0.21 |
0.001 |
0.023 |
11.40 |
0.09 |
0.005 |
0.14 |
0.14 |
0.0074 |
余量 |
|
429 |
0.011 |
0.94 |
0.93 |
0.001 |
0.025 |
14.26 |
0.22 |
0.45 |
0.40 |
0.20 |
0.0092 |
余量 |
|
439 |
0.011 |
0.40 |
0.25 |
0.002 |
0.017 |
16.76 |
0.08 |
0.004 |
0.021 |
0.23 |
0.0076 |
余量 |
|
436 |
0.012 |
0.42 |
0.28 |
0.002 |
0.018 |
17.61 |
0.08 |
0.75 |
0.01 |
0.22 |
0.0095 |
余量 |
|
441 |
0.009 |
0.44 |
0.27 |
0.001 |
0.028 |
18.18 |
0.13 |
0.005 |
0.42 |
0.17 |
0.0063 |
余量 |
一次循環實驗包括兩個步驟：（1）氧化步驟：將試樣置于400℃加熱爐內恒溫氧化2h，接著取出試樣空冷至室溫；（2）冷凝液浸泡步驟：將氧化后的試樣半浸泡于80℃的冷凝液中2h，然后取出試樣并用熱風吹干。實驗所用的冷凝液成分為：2.8×10-3mol/LNH4Cl+5.21×10-2mol/L（NH4）2SO4+1.6×10-3mol/LNH4NO3，溶液的pH值用稀硫酸調節到3。總共進行100次循環實驗，并在循環實驗期間測量試樣在冷凝液中的腐蝕點位和EIS譜。100次循環實驗結束后，對各試樣表面進行形貌觀察和成分分析，然后清洗掉試樣表面的氧化/腐蝕產物。使用KEYENCEVHX-100型數碼顯微鏡測量試樣上腐蝕坑的深度，測量精度為1μm。
結果表明：5種無錫不銹鋼表面氧化/腐蝕產物膜均主要由Cr2O3和Fe2O3組成。合金元素Cr與Mo對不銹鋼表面產物膜電阻及電荷轉移電阻的影響最為顯著。腐蝕坑深度從大到小依次為409、439、441、429和436不銹鋼，但439與441不銹鋼以及429與436不銹鋼的腐蝕深度相差很小，并且5種不銹鋼在汽車長距離行駛條件下均表現出良好的耐蝕性。