哈尔滨工业大学硕士学位论文
摘要
马氏体高强钢具有优异的力学性能，虽然开发应用较早，但在交通、能源、
运输等重要工业领域仍广泛应用。为了进一步提高马氏体高强钢的力学性能，往
往通过添加Cr、Ni、Mo、V、W等合金元素改善组织结构，有时导致钢内的碳含
量升高、铬镍的含量降低，致使其钢材耐蚀性降低。耐蚀性的降低与外界腐蚀环
境会使钢材在服役期间发生腐蚀，致使其力学性能发生退化，从而导致安全威胁。
本文围绕马氏体高强钢易于发生腐蚀进而导致力学性能下降的问题，采用不
同盐雾浓度的加速腐蚀试验、力学性能测试、慢应变速率拉伸实验和恒应力腐蚀
实验，研究了盐雾浓度和试样状态对马氏体钢试样的腐蚀行为的影响、腐蚀失重
对马氏体高强钢力学性能的影响及拉应力对马氏体高强钢盐雾腐蚀行为的影响。
通过研究不同状态马氏体高强钢试样的盐雾腐蚀行为，发现在相同盐雾浓度
下，经过热处理的试样，其表面锈蚀面积、腐蚀失重和腐蚀速率明显小于原始态
试样，耐蚀性得到增强。通过涂抹防锈油也可减缓腐蚀的发生，但随着盐雾腐蚀
时间的延长，其对试样的防锈效果逐渐失效。通过研究不同盐雾浓度对马氏体钢
试样腐蚀的影响，发现随着盐雾浓度的增加，马氏体钢试样表面锈蚀面积、腐蚀
失重和腐蚀速率也随之增加。
通过SEM和XRD测试手段，发现马氏体高强钢经过热处理后，原先板条状
马氏体束之间的残余奥氏体大量消失,从而提高了耐蚀性。对不同腐蚀时间的锈层
进行SEM微观分析，发现在腐蚀初期，马氏体钢表面锈层先生成质地疏松的外锈
层，随着盐雾时间的延长，外锈层一部分被盐雾冲刷脱落，另一部分转变为内锈
层。盐雾试样表面腐蚀层主要有三种形态，第一种是龟裂壳状腐蚀产物主要为
β-FeOOH，腐蚀层表面呈龟裂壳状，有宽大交错的缝隙，有从基体剥落倾向；第
二种的球状腐蚀产物是γ-FeOOH，相比于龟裂壳状腐蚀产物体积较小，形状呈绒
球状，且尺寸大致相同；第三种的致密的腐蚀层是FeO，表面较为光滑，具有紧
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实且致密的结构。
不同状态的马氏体钢其腐蚀动力学遵循幂函数经验公式：CA，即试样的腐
蚀失重与腐蚀时间符合幂函数关系。研究发现在6.0%盐雾浓度下，随着腐蚀时间
的延长，试样的屈服强度和抗拉强度都随之降低，其中屈服强度降幅会明显高于
抗拉强度降幅。其力学性能下降的原因为：在断口侧面处，腐蚀产生局部腐蚀坑，
引起局部厚度的减小，在拉伸过程中，被腐蚀的部位产生应力集中，能够率先扩
展形成裂纹，从而导致屈服强度和抗拉强度下降。对加速腐蚀试验的试样进行了
室温拉伸试验，将所获得的性能数据（屈服强度和抗拉强度）与腐蚀速率（失重
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率）关系进行了拟合，发现非线性关系/（）和/（）对原
R2
始态试样和焊接态试样都具有高拟合度（），拟合效果良好。
通过慢应变速率拉伸试验发现未涂油的试样应力腐蚀敏感性明显高于涂油的
试样，同时观察到涂油试样断口侧面比未涂油试样具有更少的微腐蚀坑，表明涂
油在一定程度上起到了对试样的保护性；试样经过热处理、焊接以及焊接后热处
理，断口侧面产生较多的垂直于拉应力方向的裂纹，三种状态试样在慢应变速率
拉伸试验中的延伸率明显低于原始试样状态，表明它们的应力腐蚀敏感性较强。
在恒应力盐雾腐蚀试验中，试样发生腐蚀部位明显集中在受拉应力的部位，即拉
伸试样标距段，且随着外加应力增大腐蚀速率也随之