1.216Mn钢

1.2.116Mn简介

16Mn钢是一种低合金高强度结构钢种,是由我国成功研制的，它是我国应用最早、最广泛的低合金结构钢种之一[2]。它是由一种或多种合金元素组成的，被广泛运用在受载焊接钢结构或其它大型构件上。16Mn钢是热轧钢种中比较有特色的一种，很多种钢都是从它发展而来的。它的屈服强度一般在300兆帕左右。属于碳锰与碳锰硅系列的钢。可以用V、Nb元素来替代Mn元素从而细化晶粒。它具有很好的冷热加工性能。可以进行冷冲压，同时也可以进行热冲压。16Mn钢的加热温度在1000°C以上100°C的区间内。终压温度在700°C（±50°C）的区间内。完成冲压的16Mn钢，其强度和塑形变化都很小。16Mn还可以用于火焰切割和热矫正。用作锻件时，一般采取正火+回火或者淬火+回火处理的处理方式。正火温度880～900℃，回火温度600～650℃。由于16Mn钢价格便宜、力学性能良好、工艺性能也较为优秀，全球许多的研究人员都喜欢以它作为底材进行实验。它在450℃以下的高温环境及-40℃以上的低温环境中的力学性能都好于碳素钢A3、15、20，而且它可以节约钢材20%～30%。和Q235A钢进行比较的话，它的屈服强度稍高，耐大气腐蚀的能力高也比Q235A钢要好，但16Mn钢的缺口敏感性较大，存在缺口的情状下，疲劳强度比Q235A钢低，容易产生裂纹，在加工过程中应引起重视[3]。

1.2.216Mn钢在不同介质中的腐蚀行为

16Mn钢特别容易在含有二氧化碳和硫化氢的介质中发生腐蚀。其在二氧化碳中的腐蚀主要是由于二氧化碳溶于水会产生碳酸根离子，然后16Mn钢由于发生电化学反应而腐蚀。硫化氢则是因为其在水中的溶解度比较高。当它溶于水后，会立刻发生电离，使水呈酸性，导致金属腐蚀。其具体的腐蚀速率见表1.1。

在二氧化碳介质中，16Mn钢温度范围在60至90摄氏度时,随着温度的提升，腐蚀速率减小；在90至120摄氏度时，随着温度的提升，腐蚀速率增长较少。在二氧化碳和硫化氢的混合介质中，16Mn钢在60至90摄氏度时，随着温度的提升，腐蚀速率增大；在90至120摄氏度时，随着温度的提升，腐蚀速率减小[4]。在两种不同介质当中，温度变化时，腐蚀速率变化的趋势正好相反,在90摄氏度时分别是两种腐蚀介质中腐蚀速率的最小值和最大值。利用扫描电镜对16Mn钢进行表面观察时发现，在含有二氧化碳的介质当中，16Mn钢表面在60摄氏度时产生了有孔洞的腐蚀产物膜，在90摄氏度时表面生成的腐蚀产物膜有脱落的现象，将图片放大后发现表面的腐蚀产物膜上存在微裂纹，并且发现腐蚀产物膜发生脱落的部位下方有另一层腐蚀产物膜；外层膜相对比较疏松，附着力较弱；内层膜相对致密，附着力较强。在120摄氏度时表面生成的腐蚀产物膜分布呈现条状，放大后发现条状腐蚀沟中存在孔洞。总的来说，16Mn钢在二氧化碳中的腐蚀多为点蚀或带状腐蚀，试样表面在60摄氏度左右时局部腐蚀最为严重。在同时含有二氧化碳和硫化氢的介质中，在90摄氏度时表面会生成类似于细小晶粒的腐蚀产物，腐蚀产物之间有细小的裂痕，且腐蚀产物与基材结合不太紧密。在120摄氏度时表面也形成细小晶粒的腐蚀产物，其形状规则，颜色透明，细致紧密；除去表面的腐蚀产物后发现，60摄氏度左右时材料表面出现了点蚀和一小部分的带状腐蚀沟，90摄氏度左右时材料表面比较粗糙，有明显的带状腐蚀沟和不均匀的腐蚀坑，120摄氏度左右时材料表面不能明显观察出点蚀和带状腐蚀沟，该温度下的腐蚀速率也比60摄氏度和90摄氏度时的小。进行能谱分析后发现，16Mn钢在不同温度下的腐蚀产物中，比较疏松的腐蚀产物中含有较多的氯离子，说明这种腐蚀产物并不能阻止氯离子的渗透，在腐蚀产物膜和金属的交界处可能存在氯离子的富集，使腐蚀速度加快。在90摄氏度的二氧化碳介质和120摄氏度的二氧化碳和硫化氢混合介质中的腐蚀产物中基本不含有氯离子，腐蚀速率比较低。