稀土对低碳钢耐大气腐蚀性能影响探讨

李云飞

摘 要：钢材在目前的工业生产实践以及工程建设中有着重要的利用，明确钢材在实践中的应用特点，了解其应用问题，这对于全面提升钢材的应用效果而言有突出的意义。对当前的钢材应用做分析发现在不少领域会使用到低碳钢，这些低碳钢在使用的过程中会受到大气的影响而出现腐蚀的情况，如此一来，低碳钢的应用安全性和有效性会显著降低，所以基于低碳钢受大气腐蚀问题进行预防和控制有突出的现实价值。研究表明稀土对低碳钢耐大气腐蚀性能有显著的影响，所以文章就具体的影响展开分析与讨论，旨在为低碳钢的具体利用提供指导。

关键词：稀土;低碳钢;大气腐蚀

钢材在当前的社会实践中有着重要的利用，发挥着重要的价值，所以明确钢材应用过程中的具体问题并讨论有效的解决措施有突出的现实意义。研究表明，大气当中存在的水分以及其他的气体会对低碳钢形成腐蚀，从而造成低碳钢的应用安全性下降等问题，因此积极的研究分析低碳钢的有效处理措施，从而预防大气对低碳钢的腐蚀有突出现实价值。有结果表明，稀土在低碳钢耐大气腐蚀性能增强方面有不错的效果，因此就相关内容做讨论与研究，这可以为实践提供更加专业的理论参考。

1试验材料以及试验方法

要分析稀土对低碳钢的耐大气腐蚀性能，需要利用试验分析法。就试验分析法的具体利用来看，试验材料和实验方法必须要明确。

就试验材料而言，试验钢采用200kg真空感应炉进行冶炼，在出钢前进行La-Ce混合稀土的投入，并将其浇筑成50kg的钢锭。对其进行锻造后将其轧制成热轧板。将轧制成的热轧板做编号确定，其分别为1号钢和2号钢。另外，为了对比稀土钢和低碳钢的耐腐蚀性，选取某钢厂按照普通生产方式生产的低碳钢，将其标准为0号钢。对三种试验钢在大气中进行暴露，并确定三种试验钢暴露的具体角度。在试验的过程中可以基于失重法进行腐蚀率的计算[1]。

在试验观察和分析的过程中，设备利用是不可缺少的，此次的实验中，使用S-4300型扫描电镜对试样的绣层截面进行观察。就带锈试样的极化曲线分析来看，主要使用电化学设备做测量，此外，在进行绣层物相分析的时候需要使用X射线衍射仪和红外光谱仪。

2试验结果分析

基于具体的实验进行结果分析与总结，可以进一步的确定稀土对低碳钢耐腐蚀性能的具体影响。以下是基于实验结果的具体分析与讨论。

2.1大气腐蚀失重规律

对低碳钢腐蚀深度随时间变化趋势曲线进行分析会发现，试验中选用的1号钢和2号钢，其在各个时间段所表现出的腐蚀率均要小于0号钢，这表明在低碳钢当中仅添加适量的稀土元素能够在一定成都上提高低碳钢在大气环境下的耐腐蚀能力。利用动力学模型对试验钢的腐蚀数据进行回归分析，从拟合结果来看，虽然在实验中，试验钢的暴晒时间比较的短，数据点也相对偏少，但是模型与腐蚀数据之间依然有比较好的相关关系。从具体的回归结果分析来看，两种添加了稀土元素的试验钢彼此之间的差值不大，且其受腐蚀程度均要小于碳钢，该结果和失重结果保持着一致性。基于具体的分析可知，稀土元素的添加在提高低碳钢耐腐蚀性能方面有突出的价值。

2.2绣层观察

对试验中三种不同钢的绣层进行观察并分析具体的结果，这于判断稀土价值也有突出的意义。就宏观分析来看，在大气环境中暴露两年的三种试验钢在形貌方面的差别并不是很大，其均呈现出了棕红色，分布也比较的均与。但是低碳钢的绣层和基体的结合力表现比较差，其脱落现象和稀土钢相比要明显严重[2]。基于专业设备进行三种试验钢的绣层分析，发现三种在大气中暴露了两年的试验钢均没有出现绣层分层的情况，不过从截面的分析来看，稀土钢的绣层厚度要明显的小于低碳钢。再者，0号钢绣层当中的缺陷表现比较的突出，且其中有比较多的裂纹和孔洞分布，而1号钢和2号钢的绣层则表现出了致密性，其与基体的附着情况表现良好。基于绣层的具体观察可以确定，稀土在低碳钢的绣层致密性加强和保护能力提升方面有不错的效果，正是因为这种保护，稀土钢的腐蚀速率才会减缓。

2.3带锈试样极化曲线

取在空气中暴露两年的3种试验钢带锈试样，将其放置在0.01mol/L的硫酸钠溶液中并观察极化曲线。基于热力学做分析发现，稀土钢的自腐蚀电位要明显的高于0号钢，这说明稀土钢发生阳极溶解的倾向在降低。基于动力学角度做分析，稀土钢的阳极电流密度要明显的小于0号钢，且数值达到了一个数量级。另外，稀土钢带锈试样已经趋向于钝化，这说明稀土钢在大气中欂栌两年，其形成的绣层保护膜具备致密性特点，这样一来，腐蚀介质对基体的电化学溶解会受到阻滞。综合具体的对比分析发现，稀土钢在抗腐蚀方面的表现更加的突出。

2.4绣层物相分析

就绣层的物相分析来看，主要采用两种方法：1）绣层的XRD分析。对三种试验钢的绣层X射线衍射图谱进行获取，基于衍射图谱可以确定绣层中各物相的比例结果[3]。从绣层的XRD结果分析来看，刚绣层的物相种类存在着相同的特点，但是各物相间的相对含量存在着非常明显的差异。2）绣层FTIR分析。就XRD分析而言，其在分析结晶度比较差的物相时分辨能力比较低，所以在具体分析中，为了更加清楚的判断绣层结晶物相情况，可以使用FTIR分析方法。从三种试验钢绣层的标准红外线谱对比分析来看，三种试验钢的绣层成分具有相同性，不过和低碳钢的谱线做具体的对比会发现稀土钢绣层中各种铁的羟基氧化物吸收锋型比较宽。

结束语：

综上所述，低碳钢在目前的社会实践中有重要的应用，不过其在应用实践中比较容易发生腐蚀的情况，尤其是在工业大气环境中，低碳钢的腐蚀情况更加严重。低碳钢腐蚀会影响钢材本身的安全性和应用效果，所以为了控制腐蚀，采取积极的措施有突出的现实意义。研究表明稀土的添加可以有效的缓解低碳钢的腐蚀速率，所以分析稀土对低碳钢耐腐蚀性能的具体影响，这可以为实践工作开展提供指导。

参考文献：

[1]赵晓敏，吕刚，银志军.400MPa级稀土耐大气腐蚀抗震钢筋研发[J].包钢科技，2019（6）.

[2]李涛，曹阁，刘毅.稀土Ce对7A04铝合金耐海洋大气腐蚀性能的影响[J].热加工工艺，2018，047（022）：55-58.

[3]闫松涛，金莹，许斐范，l.大气沉积颗粒物對低碳钢初期腐蚀行为的影响[J]. 腐蚀科学与防护技术，2019，31（5）.

（南京钢铁股份有限公司第一炼钢厂，江苏 南京 210035）