２０２０年１０月第４４卷增刊２ Ｖｏｌ．４４Ｓｕｐｐ
ｌ．２Ｏｃｔ．２０２０收稿日期：２０２０－０９－
１２基金项目：国家重点研发计划项目（２０１６ＹＦＢ０３００４００）
；广东省重点领域研发计划项目（２０２０Ｂ０１０１８４００２）；省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室自主课题（ＳＫＬＡＳＳ２０１９－Ｚ０１６
）作者简介：蒋斌，男，博士研究生，从事热作模具钢材料开发及服役性
能研究
导师：吴晓春教授／博导
残余应力对Ｃｒ－Ｍｏ－
Ｖ系热作模具钢水道腐蚀的影响蒋 斌１，２，周百航１，２，何西娟１，２，３，左鹏鹏１，２，３，吴晓春１，
２，３
（１．上海大学，省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室，上海２００４４４；
２．上海大学材料科学与工程学院，上海２００４４４；３．上大鑫仑材料科技（广东）有限公司，肇庆５２６１０５
）摘 要：对Ｃｒ－Ｍｏ－Ｖ系热作模具钢试样表面分别进行砂纸打磨和研磨抛光处理，通过三点弯曲方法在试样表面形成拉伸残余应力，并浸泡在去离子水中以模拟模具型腔下方水道实际工况，研究了残余应力水平和表面状态对点蚀数量和面积的影响，分析了腐蚀区域化学成分。结果表明：２种表面的点蚀数量均随残余应力增加呈现先上升后下降的趋势，粗糙表面（砂纸打磨表面）的点蚀面积与点蚀数量呈正比关系，光滑表面（研磨抛光表面）在残余应力高于６００ＭＰａ时，其点蚀面积随着点蚀数量的下降而上升；相比光滑表面，粗糙表面更易腐蚀，残余拉应力会加速腐蚀而形成点蚀，但不会造成开裂；光滑表面点蚀坑内存在大量铁和铬的氧化物，氧化物较疏松，点蚀坑内产生大量裂纹，裂纹止于点蚀边缘。
关键词：热作模具钢；
残余应力；点蚀中图分类号：ＴＧ１４２．４５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－３７３８（２０２０）增刊２－００６１－
０５Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ Ｗａｔｅｒ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｏｆ Ｃｒ－Ｍｏ－Ｖ Ｈｏｔ Ｗｏｒｋ Ｄｉｅ
ＳｔｅｅｌＪＩＡＮＧ Ｂｉｎ１，
２，ＺＨＯＵ Ｂａｉｈａｎｇ１，
２，ＨＥ Ｘｉｊｕａｎ１，２，
３，ＺＵＯ Ｐｅｎｇｐｅｎｇ１，２，
３，ＷＵ
Ｘｉａｏｃｈｕｎ１，２，
３
（１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｓｔｅｅｌ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００４４４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａ
ｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００４４４，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｈａｎｇｄａ Ｘｉｎｌｕｎ Ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈａｏｑｉｎｇ
５２６１０５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｒｆａｃｅｓ ｏｆ Ｃｒ－Ｍｏ－Ｖ ｈｏｔ ｗｏｒｋ ｄｉｅ ｓｔｅｅｌ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ ｓａｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｂｙ ｇｒｉｎｄｉｎｇ
ａｎｄｐｏｌｉｓｈｉｎｇ．Ｔｅｎｓｉｌｅ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｗｅｒｅ ｆｏｒｍｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｂｙ ｔｈｒｅｅ－ｐｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｎ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｗａｓ ｉｍｍｅｒｓｅｄ ｉｎ ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒｃｈａｎｎｅｌ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃａｖｉｔｙ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｐｉｔｔｉｎｇ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ａｒｅａ ｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｒｅａ ｗａ
ｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆｐｉｔｔｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅ ｐｉｔｔｉｎｇ ａｒｅａ ｏｆｔｈｅ ｒｏｕｇｈ ｓｕｒｆａｃｅ（ｓａｎｄｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）ｗａｓ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｉｔｔｉｎｇｓ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐｉｔｔｉｎｇ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ ｓｍｏｏｔｈｓｕｒｆａｃｅ（ｇｒｉｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｔｔｉｎｇ ｎｕｍｂｅｒ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ６００ＭＰａ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ，ｔｈｅ ｒｏｕｇｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｐｒｏｎｅ ｔｏ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ｐｉｔｔｉｎｇ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ｂｕｔ ｄｉｄ ｎｏｔ ｃａｕｓｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ．Ａ ｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｏｘｉｄｅｓ ｅｘｉｓｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｉｔｔｉｎｇｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｍｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｘｉｄｅｓ ｗｅｒｅ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌｏｏｓｅ；ａ ｌｏｔ ｏｆ ｃｒａｃｋｓ ａｐｐｅａｒｅｄ ｉｎ ｔｈ
ｅ ｐｉｔｔｉｎｇｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｒａｃｋｓ ｓｔｏｐｐｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｅｄｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｔｔｉｎｇ
ｓ．Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｈｏｔ ｗｏｒｋ ｄｉｅ ｓｔｅｅｌ；ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ；ｐｉｔｔｉｎｇ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ０ 引 言
热作模具钢在服役过程中，因与热成型零件之间发生热传导，温度会显著升高，因此在模具型腔面以下会设置水道降温，以保证模具正常工作。以热冲压模具为例，在冲压面以下１０ｍｍ处设置了随形冷却水道，以使模具温度保持在３００℃左右。在模具使用过程中，冲压力会在型腔与水道之间产生应
蒋 斌，等：残余应力对Ｃｒ－Ｍｏ－Ｖ系热作模具钢水道腐蚀的影响
力，在水道靠近型腔的上半部分产生的是拉伸应力；在模具维护保养期间，在残余拉伸应力、空气、水的作用下水道上表面腐蚀加速，形成点蚀，这些点蚀在模具再次使用过程中很有可能会成为裂纹源。
应力腐蚀裂纹是受应力材料在特定环境下因裂纹形核、扩展而发生滞后断裂（或开裂）的一种现象［
１］，需要在特定环境下才会发生。目前，有关应力腐蚀的研究大多集中在核电站使用较多的奥氏体不锈钢在含氯离子溶液中的应力腐蚀［２－５］，或者是在高温水环境下的应力腐蚀开裂（ＳＣＣ）［６－８］上，在热作模具材料方面的研究较少。加载应力能促进腐蚀发生，如果残余应力足够高，则不仅能促进腐蚀的发生，还能形成应力腐蚀裂纹［１］。应力腐蚀开裂的发生需要具备２个条件：足够高的拉伸应力或者拉伸残余应力，腐蚀环境。
应力腐蚀裂纹一般萌生于表面，因此材料的表面状态至关重要；表面状态包括表面粗糙度、物理缺陷、塑性变形、残余应力等。目前研究较多的是最终表面加工状态与应力腐蚀开裂的关系。残余应力会加快易点蚀位置的腐蚀，而点蚀是产生应力腐蚀裂纹的先兆。ＴＵＲＮＢＵＬＬ等［３］研究了３１６奥氏体钢在沸腾的氯化镁溶液中的应力腐蚀行为，认为残余应力的存在造成表面氧化膜产生应变，导致膜破裂而发生点蚀；在点蚀发生后，如果残余应力的作用足够高，点蚀周围局部可能发生塑性形变而影响裂纹的扩展。也有学者发现裂纹是在表面沟壑处萌生的［２］，沿着轧制方向扩展。ＴＵＲＮＢＵＬＬ等［３］的研究还表明，研磨表面较轧制表面更易发生点蚀，因此在评估ＳＣＣ敏感性时不仅要考虑残余应力和表面微观结构的影响，还要考虑表面粗糙度的影响。ＺＨＡＮＧ等［９］研究认为，机加工诱导产生的残余应力因刀具形状和加工深度的不同而不同，应力腐蚀开裂存在一个临界值，微裂纹的萌生和扩展方向垂直于加工方向。这是因为在表面沟槽和物理缺陷处更易产生应力集中，表面氧化膜更易破损而造成局部电位差异，因此这些缺陷处在很小的残余应力下就会发生点蚀
［１０］。但是，已有研究仅是发现大部分裂纹萌生在点蚀处，还有许多点蚀处并没有萌生裂纹，有些裂纹也并不是从点蚀处萌生；点蚀与裂纹萌生之间的相关性还没有得到明确证明。ＡＴＲＥＮＳ等［１１］在研究４３４０高强钢在蒸馏水中的应力腐蚀行为时发现：裂纹除了从点蚀处萌生外，还从厚氧化膜破裂位置和试样边缘处萌生；裂纹的扩展与闭合存
在一个动态关系，即金属表面氧化物形成、应力产生、氧化裂纹、点蚀和应力腐蚀裂纹萌生之间存在一个动态平衡，应力和腐蚀导致开裂，而裸露的金属氧化膜阻碍裂纹扩展。此外，也并不是残余应力越高就越容易发生应力腐蚀开裂。ＶＡＮ ＢＯＶＥＮ等［１２］在管线钢的应力腐蚀研究中发现，大部分的应力腐蚀裂纹并未在拉伸残余应力最大区域中萌生，而是在一定残余应力范围的区域内萌生。ＳＨＥＮ等［１３］采用高分辨率扫描电镜和透射电镜研究了镍合金表面冷加工后应力腐蚀开裂行为，在晶间碳化物处观察到了纳米级孔洞；这些纳米级孔洞也是裂纹萌生点，易形成晶间浅裂纹。ＫＲＵＳＫＡ等［４］的研究结果与此相似。
轧制、研磨、车削等机械加工对材料表面状态的影响不同，从而影响着残余应力腐蚀裂纹的萌生与扩展。残余应力对应力腐蚀开裂的影响问题可分解为两部分，一是残余应力对局部点蚀的影响，二是残余应力和点蚀对裂纹形核和扩展的影响。为了减少表面机加工对点蚀和裂纹的干扰，采用研磨抛光法消除机加工影响，可将残余应力以外因素的影响降到最低。
作者拟对模具冷却水道服役时的应力腐蚀开裂行为进行研究。由于钢只有在非常高的应力下才会在冷凝水中引发裂纹［１４］，因此作者采用三点弯曲法施加应力，使ＳＤＣＭ热冲压模具钢试样的弯曲背面产生较大拉应力，卸载后仍有较高应力残留在试样中，然后将试样浸泡在去离子水中，研究了不同水平残余应力对该钢点蚀的影响以及点蚀和残余应力对应力腐蚀裂纹萌生和扩展的影响。
１ 试样制备与试验方法
试验材料为ＳＤＣＭ热冲压模具钢，化学成分见表１，宏观硬度为５３ＨＲＣ。采用尺寸为１０ｍｍ×７ｍｍ×１０ｍｍ的无缺口试样测试得到的平均冲击功为３１０Ｊ。
表１ ＳＤＣＭ模具钢的化学成分（质量分数）
Ｔａｂｌｅ １ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ＳＤＣＭ
ｄｉｅ ｓｔｅｅｌ（ｍａｓｓ）％Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｃｒ Ｍｏ Ｖ Ｆｅ０．
４２０．
２００．
４６＜０．
０００５＜０．
０００２２．
４９２．
０１０．
９４余 在试验材料上机加工出尺寸为５０ｍｍ×５．
５ｍｍ×４ｍｍ的试样，一部分试样依次用４００＃，６００＃，８００＃，１０００＃，１２００＃砂纸打磨，表面粗糙度Ｒａ在０．２～０．
蒋 斌，等：残余应力对Ｃｒ－Ｍｏ－Ｖ系热作模具钢水道腐蚀的影响
４μｍ；另一部分试样进行研磨抛光，表面粗糙度Ｒａ在０．
０１～０．０５μｍ。在不同外加压力下对试样进行三点弯曲，然后卸载。采用Ｘ射线衍射法检测试样弯曲背面各点的残余拉应力，采用侧倾固定ψ法，ψ角选取０°和４５°，铬靶，管电压２０ｋＶ，管电流５Ａ，采用交相关法确定峰位之差。试样沿长度方向平均分为５个点，第３个点为弯曲最大点，每个点测量３次取平均值。不同试样的残余应力检测结果见表２和表３。
表２ 砂纸打磨试样的残余应力检测结果
Ｔａｂｌｅ ２ Ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓａｎｄｉｎｇ
ｓａｍｐｌｅｓ ＭＰａ试样编号第１点第２点第３点第４点第５点Ｘ１３３．
３５４７．
３９９１．
０６８８．
３５９．
３Ｘ２３９５．
７４３９．
３５８７．
０５４２．
０６０５．
０Ｘ３１４０．
７４５７．
７６８６．
０６６４．
３４８０．
３Ｘ４５４２．
３８１８．
０８７３．
０７７７．
３６１２．
３表３ 研磨抛光试样的残余应力检测结果
Ｔａｂｌｅ ３ Ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ
ｇｒｉｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ＭＰａ试样编号第１点第２点第３点第４点第５点Ｇ１８９．
３１８９．
８２７７．
０１０３．
０６６．
０Ｇ２１０４．
３２７０．
１４２６．
０２３４．
２１５８．
４Ｇ３２２８．
８３９７．
４５９６．
２３４０．
５２３２．
５Ｇ４２６７．
７４３５．
３６５７．
６４９９．
３２６９．
２
将８组试样浸泡在去离子水中，Ｘ１Ｘ４试样浸泡９６ｈ后取出，Ｇ１Ｇ４试样浸泡１３２ｈ后取出。使用ＶＨＸ－６００型体视显微镜观察试样表面，统计点蚀数量，标定点蚀范围并计算点蚀面积。为了清晰地呈现点蚀效果，用醋酸纤维纸清除试样表面氧化物：将一滴丙酮滴到圆孔处，用尖嘴镊子夹起一片醋酸纤维纸放到圆孔内，然后用棉布压紧，使醋酸纤维纸充分接触丙酮并与待清洗部位接触紧密；待丙酮干后，用镊子揭掉醋酸纤维纸，表面氧化物会粘在纤维纸上而掉落。反复清洗几次，从而得到干净的点蚀表面。
采用Ｚｅｉｓｓ Ｓｕｐｒａ－４０型场发射高分辨扫描电镜（ＳＥＭ）观察点蚀和裂纹形貌，统计裂纹长度和数量，计算裂纹密度。裂纹密度为单位面积内总裂纹长度之和。用ＳＥＭ附带的能谱仪（ＥＤＳ）进行微区成分分析。２ 试验结果与讨论
２．
１ 砂纸打磨试样浸泡试验结果
统计了砂纸打磨试样表面不同残余应力位置发生点蚀的数量与面积，结果见图１。点蚀的数量与面积
呈正比关系，这是明确的。随着残余应力的增加，点蚀的数量和面积先增加后减小，当拉伸残余应力在４００５９９ＭＰａ范围内时最容易发生点蚀。较高的残余应力发生点蚀的数量较多，但并不是残余应力越高就越容易发生点蚀，这与ＶＡＮ ＢＯＶＥＮ等［１２］的结论相似
。
图１ 砂纸打磨试样残余应力与点蚀数量／面积的关系
Ｆｉｇ．１ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｐｉｔｔｉｎｇ ｎｕｍｂｅｒ／ａｒｅａ
ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｓａｎｄｉｎｇ
Ｘ４试样第１个半圆内的点蚀形貌见图２。手工砂纸打磨后的试样表面较为粗糙，有明显的划痕，点蚀坑为黑色，没有观察到裂纹。由于表面较为粗糙，点蚀更容易在沟槽位置发生，沟槽处氧化膜容易发生破裂而成为氧化的突破点；同时该部位存在表面凸起与凹陷，不同的高度差造成电位差不同，更容易形成腐蚀原电池而加速腐蚀的发生
。
图２ Ｘ４试样表面点蚀形貌
Ｆｉｇ．２ Ｐｉｔｔｉｎｇ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ Ｘ４ｓａｍｐｌｅ
２．
２ 研磨抛光试样浸泡试验结果
研磨抛光试样在去离子水中浸泡后的表面较光洁，发生点蚀的数量较少，共统计到点蚀２７个，但仅有１９个发生在表面，其余发生在边缘。相比粗糙的表面，光洁表面发生点蚀的数量明显减少，说明表面粗糙度的降低能明显提高耐腐蚀性能，这与ＳＨＯＪＩ等［１５］研究发现表面粗糙度越高越易形成应力腐蚀裂纹的结论相符。研磨抛光试样表面的点蚀形貌如图３所示。选取Ｇ３试样进行扫描电镜观察，观察其点蚀形貌。由图４可以看到，点蚀和基体之间有
蒋 斌，等：残余应力对Ｃｒ－Ｍｏ－Ｖ系热作模具钢水道腐蚀的影响
明显的界限。在点蚀范围内，氧化物较疏松，存在较多裂纹，这些裂纹是氧化产物之间发生挤压形成的，并且裂纹出现了分支；裂纹仅在点蚀范围内扩展，扩展到基体即终止。点蚀也有严重与轻微之分。１＃位置在点蚀裂纹内，腐蚀程度较深，ＥＤＳ分析结果显示此处是铁和铬的氧化物；２＃位置在裂纹外面，ＥＤＳ分析结果显示仍为铁和铬的氧化物，
但铁含量更多；３＃位置处的铁元素含量进一步增多，氧元素含量减少，说明氧化腐蚀程度在减轻
。
图３ 研磨抛光试样表面点蚀形貌
Ｆｉｇ．３ Ｐｉｔｔｉｎｇ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ
ｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｓａｍｐｌｅ ａｆｔｅｒｇｒｉｎｄｉｎｇ
ａｎｄ ｐｏｌｉｓｈｉｎ
ｇ图４ Ｇ３试样表面ＳＥＭ形貌及ＥＤＳ谱
Ｆｉｇ．４ ＳＥＭ ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ ａｎｄ ＥＤＳ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ Ｇ３ｓａｍｐｌｅ：（ａ）ＳＥＭ ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ；（ｂ）ＥＤＳ ｐａｔｔｅｒｎ，ｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ １；（ｃ）ＥＤＳ ｐａｔｔｅｒｎ，ｐｏｓｉｔｉｏｎ ２ａｎｄ（ｄ）ＥＤＳ ｐａｔｔｅｒｎ，ｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ ３ 研磨抛光试样表面点蚀数量和面积与残余应力之间的关系见图５．当残余应力不高于４００ＭＰａ时，点蚀的数量和面积随着残余应力的增加而增加；当残余应力高于４００ＭＰａ后，随着残余应力的增大，点蚀数量呈现下降趋势，点蚀面积则先下降而后上升
．
图５ 研磨抛光试样残余应力与点蚀数量／面积的关系Ｆｉｇ．５ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｐｉｔｔｉｎｇｎｕｍｂｅｒ／ａｒｅａ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｇｒｉｎｄｉｎｇ
ａｎｄ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ研磨抛光试样在拉伸残余应力为２００４００ＭＰａ
时最容易发生点蚀，砂纸打磨试样则是在拉伸残余应力４００６００ＭＰａ时最容易发生点蚀；２种试样表面的点蚀数量均随残余应力增加呈现先上升后下降的趋势，但点蚀面积的变化有所不同．研磨抛光试样在残余应力高于６００ＭＰａ时，其点蚀面积随着点蚀数量的下降而上升，这说明当残余应力高于一定值时，其单个点蚀的面积显著增加．研磨抛光试样表面光洁，表面状态对结果的影响很小，在较高残余应力下，其点蚀数量下降而点蚀面积上升的现象可能和应力导致的试样表面状态变化有关．类似的情况在
张文谦［１６］
关于奥氏体不锈钢切削表面应力腐蚀裂
纹萌生的研究中也有出现，在高表面残余应力下的裂纹密度出现先下降后上升的变化趋势．
３ 结 论
（１）Ｃｒ－Ｍｏ－Ｖ系热作模具钢光滑表面（研磨抛光表面）和粗糙表面（砂纸打磨）的点蚀数量均随残
蒋 斌，等：残余应力对Ｃｒ－Ｍｏ－Ｖ系热作模具钢水道腐蚀的影响
余应力增加呈现先上升后下降的趋势；但点蚀面积的变化有所不同，粗糙表面点蚀面积与点蚀数量呈正比关系，光滑表面在残余应力高于６００ＭＰａ时，其点蚀面积随着点蚀数量的下降而上升．
（２）光滑表面点蚀数量较少，点蚀坑内存在大量铁和铬的氧化物，氧化物较疏松；点蚀坑内产生大量裂纹，且分支较多，裂纹止于点蚀边缘，不会进入到基体．
（３）相比光滑表面，粗糙表面更易腐蚀，拉伸残余应力会加速腐蚀而形成点蚀，但并不会造成开裂．
参考文献：
［１］ 褚武杨．氢脆和应力腐蚀：基础部分［Ｍ］．北京：科学出版社，２０１３：３６３－３６６．
［２］ ＬＹＯＮ Ｋ Ｎ，ＭＡＲＲＯＷ Ｔ Ｊ，ＬＹＯＮ Ｓ Ｂ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏ
ｆ ｍｉｌｌｉｎｇｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋｓ ｉｎ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１５，２１８：３２－３７．
［３］ ＴＵＲＮＢＵＬＬ Ａ，ＭＩＮＧＡＲＤ Ｋ Ｐ，ＬＯＲＤ Ｊ Ｄ，ｅｔ ａｌ．Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｔｏ ｓｕｒｆａｃｅｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａｎｄ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ［Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１１，５３（１０）：３３９８－３４１５．
［４］ ＫＲＵＳＫＡ Ｋ，ＺＨＡＩ Ｚ，ＢＲＵＥＭＭＥＲ Ｓ Ｍ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆ ＳＣＣ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ ｉｎ ｃｏｌｄ－ｗｏｒｋｅｄ ａｌｌｏｙ ６９０［Ｃ］∥
Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ２０１７．［Ｓ．ｌ．］：ＮＡＣＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１７：ＮＡＣＥ－２０１７－９７１７．
［５］ ＴＡＫＡＮＯ Ｍ，ＴＡＫＡＫＵ Ｈ．Ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋ
ｉｎｇ ｏｆ ｔｙｐｅ３０４ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｕｎｄｅｒ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ［Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，１９８１，３７（３）：１４２－１４６．
［６］ ＳＺＫＬＡＲＳＫＡ－ＳＭＩＡＬＯＷＳＫＡ Ｚ，ＸＩＡ Ｚ，ＲＥＢＡＫ Ｒ Ｂ，ｅｔａｌ．Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｌｏｗ－ａｌｌｏｙ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ ｔｏ ｐｉｔｔｉｎｇ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｉｎ ｓｔｅａｍ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．
Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，１９９４，５０（４）：２７９－２８９．
［７］ ＣＨＡＮＧ Ｌ Ｔ，ＢＵＲＫＥ Ｍ Ｇ，ＳＣＥＮＩＮＩ Ｆ．Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｔｈｅｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｎｉｓｈ ｏｎ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｉｎｗａｒｍ－ｆｏｒｇｅｄ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ３０４Ｌｉｎ ｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｓｃｒｉｐｔａ Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ，２０１９，１６４：１－５．
［８］ ＣＨＡＮＧ Ｌ Ｔ，ＶＯＬＰＥ Ｌ，ＷＡＮＧ Ｙ Ｌ，ｅｔ ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｏｎ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｉｎ ｗａｒｍ－ｆｏｒｇｅｄｔｙｐｅ ３０４Ｌｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ
ｉｎ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｔｅｒ［Ｊ］．ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｌｉａ，２０１９，１６５：２０３－２１４．
［９］ ＺＨＡＮＧ Ｗ Ｑ，ＦＡＮＧ Ｋ Ｗ，ＨＵ Ｙ Ｊ，ｅｔ ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆｍａｃｈｉｎｉｎｇ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｉｎ ３１６ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ［Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１６，１０８：１７３－１８４．
［１０］ 钟群鹏，周煜，张峥．裂纹学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２０１４．［１１］ ＡＴＲＥＮＳ Ａ，ＷＡＮＧ Ｚ Ｆ．ＥＳＥＭ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＳＣＣｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｆｏｒ ４３４０ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｉｎ ｄｉｓｔｉｌｌｅｄ ｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９８，３３（２）：４０５－４１５．
［１２］ ＶＡＮ ＢＯＶＥＮ Ｇ，ＣＨＥＮ Ｗ，ＲＯＧＧＥ Ｒ．Ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ｎｅｕｔｒａｌ ｐＨ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｓ．Ｐａｒｔ Ｉ：Ｐｉｔｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ［Ｊ］．Ａｃｔａ
Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ，２００７，５５（１）：２９－４２．
［１３］ ＳＨＥＮ Ｚ，ＣＨＥＮ Ｋ，ＴＷＥＤＤＬＥ Ｄ，ｅｔ ａｌ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｃｒａｃｋ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｉｎ Ａｌｌｏｙ ６００ｗｉｔｈ ａ ｃｏｌｄ－
ｗｏｒｋｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ［Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１９，１５２：８２－９２．
［１４］ ＲＯＢＥＲＴＳ Ｂ Ｗ，ＧＲＥＥＮＦＩＥＬＤ Ｐ．Ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｏｆｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ ｄｉｓｃ ａｎｄ ｒｏｔｏｒ ｓｔｅｅｌｓ［Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，１９７９，３５
（９）：４０２－４０９．
［１５］ ＳＨＯＪＩ Ｔ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｔｉｃ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ＢＷＲＳＣＣ ａｎｄ ｉｔｓ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ＳＣＣ ｇｒｏｗｔｈ
ｂｅｈａｖｉｏｒ ｉｎ ｐｌａｎｔｓ［Ｃ］∥１１ｔｈ Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐ．ｏｎ Ｅｎｖｉｒ
ｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ：Ｗａｔｅｒ
Ｒｅａｃｔｏｒｓ．Ｓｔｅｖｅｎｓｏｎ，ＷＡ：ＮＡＣＥ，２００３．
［１６］ 张文谦．奥氏体不锈钢切削表面应力腐蚀裂纹萌生的实验分析及预测研究［Ｄ］．武汉：华中科技大学，２０１８．
櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥 上接第６０页）
［１１］ 马正青，王诗野，高晨璟，等．Ｅｒ对ＡＰ６５镁合金组织与电化学性能的影响［Ｊ］．昆明理工大学学报（自然科学版），２０１９，４４
（１）：１９－２３．
［１２］ 叶鹏程，姜锋，汪冰峰，等．１Ｃｒ１３Ｍｏ３钢的显微组织及其在稀盐酸中的耐蚀性能研究［Ｊ］．热加工工艺，２０２０，４９（１２）：３６－
３９．［１３］ 于多，沙春晖，刘伟，等．回火温度对４Ｃｒ１３塑料模具钢组织与耐蚀性能的影响［Ｊ］．上海金属，２０１９，４１（４）：５９－６２．
［１４］ ＬＵ Ｓ Ｙ，ＹＡＯ Ｋ Ｆ，ＣＨＥＮ Ｙ Ｂ，ｅｔ ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｚｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ａ ｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１５，４５（４）：３７５－３８３．
