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Electrochemical polarization and passive film of a cryogenic and non-magnetic steel in aqueous solution

1993; Wiley; Volume: 64; Issue: 11 Linguagem: Alemão

10.1002/srin.199301572

0177-4832

Yansheng Zhang, Xuemei Zhu, Shuhui Zhong,

Microstructure and Mechanical Properties of Steels

The corrosion behaviour of the austenitic steel Fe-23Mn-4Al-5Cr-0.3C in different aqueous solutions of pH-0.8 to 15.3 and the corrosion protection mechanism induced by adding Al or Al and Cr have been investigated by electrochemical measurements and AES/XPS analysis. The corrosion behaviour of Fe-Mn base steel have been compared with those of mild steel, cryogenic 9 % Ni steel, stainless steels 1Cr13 and 1Cr18Ni9Ti. The addition of manganese to mild steel is very detrimental to the corrosion resistance. Fe-25Mn steel passivates with difficulty even in such neutral aqueous electrolytes as 1 M Na2SO4 solution. The addition of 5 % aluminum to Fe-25Mn steel confers passivity to the steel in neutral or oxidizing, chloride-free solution. The addition of 5 % Cr to Fe-Mn-Al steel further improves resistance to corrosion. The passivity of Fe-23.5Mn-4Al-5Cr-0.3C steel in aqueous electrolytes tested is superior to that of 9 % Ni steel and approximate to that of 1Cr13 stainless steel. The corrosion resistance is probably imparted by a thin barrier film of oxides. The outer part of the passive film formed on the surface of Fe-23.5Mn-4Al-5Cr-0.3C steel in 1 M Na2SO4 solution is enriched in Al3+, Cr3+ and Fe3+, and this means that the film is probably made up of a mixture of Al2O3, Cr2C3 and Fe2O3. Das Korrosionsverhalten eines austenitischen Stahls mit 23 % Mn, 4 % Al, 5 % Cr und 0,3 % C wurde in verschiedenen wässrigen Lösungen untersucht. Einen Schutzmechanismus gegen Korrosion lösten Zugaben von Al oder Al + Cr aus. Elektrochemische Messungen wie auch AES und Röntgenphotoelektronenspektroskopie sollten hierüber Aufschluß geben. Das Korrosionsverhalten des Fe-Mn-Stahls wird mit dem von kohlenstoffarmem, kaltzähem Stahl mit 9 % Ni, nichtrostendem 1Cr13 und 1Cr18N9Ti verglichen. Mn-Zugaben sind dem Korrosionswiderstand von kohlenstoffarmem Stahl höchst abträglich. Fe-25Mn-Stahl passiviert nur schwer, auch in so neutralen wässrigen Elektrolyten wie 1 M Na2SO4. Gibt man diesem Stahl 5 % Al zu, so kommt es zur Ausbildung einer Passivschicht in neutralen oder oxidierenden chloridfreien Lösungen. Zugaben von 5 % Cr zum Fe-Mn-Al-Stahl verbessern den Korrosionswiderstand noch mehr. Die Passivität eines Stahls mit 23,5 % Mn, 4 % Al, 5 % Cr und 0,3 % C ist der eines 9-%-Nickel-Stahles in wässrigen Lösungen überlegen. Sie ist vergleichbar mit der des nichtrostenden Stahles 1Cr13. Der Korrosionswiderstand beruht wahrscheinlich auf einem dünnen Oxidfilm, der wie eine Barriere wirkt. Die äußere Seite der Passivschicht, die sich auf der Oberfläche des Stahls mit 23,5 % Mn, 4 % Al, 5 % Cr und 0,3 % C gebildet hat, zeigt Anreicherungen von Al3+, Cr3+ und Fe3+. Das bedeutet, daß der Film wahrscheinlich aus einer Mischung von Al2O3, Cr2O3 und Fe2O3 besteht.