【文章內(nèi)容簡介】 度（強(qiáng)度極限）：試樣拉伸時，在拉斷前所承受的最大負(fù)荷除以原橫截面積所得的應(yīng)力成為抗拉強(qiáng)度，他表示螺紋鋼在拉力作用下，抵抗破壞的最大能力。 伸長率（延伸率）：試樣拉斷后，其標(biāo)距部分所增加的長度與原標(biāo)距長度的百分比，稱為伸長率。下面我們來說一下影響螺紋鋼筋性能的因素 化學(xué)成分： 碳：提高鋼的含碳量，可提高鋼的強(qiáng)度性能，但使鋼焊接性能、冷彎性能變差。 磷：可使鋼強(qiáng)度極限顯著提高，但使鋼的冷脆性、焊接性能、冷彎性能差。 硫：硫?qū)︿摰慕^大部分性能起有害作用。 氧：氧對鋼的絕大部分性能覺均有不利影響。 錳：錳能顯著提高鋼的強(qiáng)度極限，但使鋼的延伸率降低，含量過高，焊接性能變差。 硅：硅能提高鋼的屈服強(qiáng)度，但含量過高時增加鋼的冷脆性、焊接性能變差。 氮：氮會是鋼的大部分性能變差。 以上是螺紋鋼的力學(xué)性能以及影響因素，因此，化學(xué)成分決定了鋼的力學(xué)性能，不同的鋼材使用的化學(xué)成分不同，力學(xué)性能也各有差異，從而有多種用途的鋼材產(chǎn)品。 螺紋鋼的耐腐蝕性能基礎(chǔ)知識 20MnSi 螺紋鋼是一種通常在大氣、水蒸汽和淡水等腐蝕性較弱的介質(zhì)中耐腐蝕性能較低的合金鋼鋼種。它在大氣條件下的耐銹性和在各種液體介質(zhì)中有耐蝕性這一特性與鋼中的鉻含量有直接關(guān)系，鉻的存在使鋼材表面生成一層看不見的膜，它能防止氧化，使材料“鈍化”或者說抗腐蝕。添加其它如鎳或鉬等元素能提高抗腐蝕性、強(qiáng)度和耐溫性。 20MnSi合金鋼中合金元素以及合金元素對 20MnSi耐腐蝕性的影響； （ 1）碳（ C）碳是鋼中的主要元素，隨著鋼中含碳量的增加，鋼的常溫強(qiáng)度、硬度提高，但塑性、韌性及焊接能降低。 （ 2）錳（ Mn）錳 可以提高鋼的常溫強(qiáng)度、硬度及耐磨性，含量高時，焊接應(yīng)力增加。錳可使鋼的高溫短時強(qiáng)度提高，但對持久強(qiáng)度和蠕變極限及沒有明顯的影響。 （ 3）鉬（ Mo）和鉻（ Cr）鉬和鉻都能提高鋼的強(qiáng)度。鉻對提高鋼的高溫組織穩(wěn)定性能 —— 抵制珠光體球化、石墨化、抗高溫氧化有明顯效果。并能提高抗腐蝕性。但含鉻高的鋼，焊接裂紋敏感性強(qiáng)，溫差應(yīng)力也大。鉬對提高鋼的持久強(qiáng)高度有明顯作用。 （ 4）釩（ V）釩在鋼中能提高高溫組織穩(wěn)定性，還能抵消鉻對焊接性能的不利影響。 （ 5）鈦（ Ti）鈦可提高鋼的持久強(qiáng)度，在抵合金鋼中，還 可改善鋼的焊接性能。 （ 6）鎢（ W）鎢可提高鋼的持久強(qiáng)度及高溫硬度。 （ 7）硅（ Si）硅能提高鋼的強(qiáng)度、耐磨性及抗氧化能力。與鉻共存時，可提高抗高溫氧化能力，也可提高在煙氣中的抗腐蝕性能。 （ 8）鈮（ Nb）鈮與鈦的作用相同，可提高鋼有熱強(qiáng)性。 天津理工大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)論文 ` 5（ 9）硼（ B）硼的突出作用是提高鋼的淬透性。在耐熱鋼中可提高鋼的熱強(qiáng)性及持久塑 （ 10）鎳（ Ni）鎳的主要作用是使鋼獲得奧氏組織，從而提高鋼的抗蠕變能力。 腐蝕（生銹）是一種電化學(xué)過程，指通過電子交換發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生鐵銹。通常情況下，螺紋 鋼內(nèi)含有大量的鐵原子、雜質(zhì)原子和自由電子。相對雜質(zhì)原子來說，鐵原子本身帶約 1伏的正電；而相對鐵原子來說，雜質(zhì)原子帶負(fù)電。因?yàn)殍F原子端電壓較高，所以會吸引雜質(zhì)原子的自由電子（正極吸引負(fù)極） 一旦螺紋鋼上有水，則自由電子會從雜質(zhì)原子（－）端通過水氣侵蝕鐵板的鐵原子（＋） 【 11】 。這個反應(yīng)叫做氧化或生銹。螺紋鋼的致命弱點(diǎn)就是儲存于運(yùn)輸過程中生銹，本課題主要是針對螺紋鋼的耐腐蝕性進(jìn)行研究與探討。 螺紋鋼的大氣腐蝕速度測定 利用失重法測量 20MnSi 螺紋鋼在大氣中的腐蝕速率，所謂失重法，就是試驗(yàn)金屬材料在一定的 條件下（一定的溫度、壓力、介質(zhì)濃度等）經(jīng)腐蝕介質(zhì)一定時間的作用后，比較腐蝕前后該材料的重量變化從而確定腐蝕速度的一種方法。 對于均勻腐蝕，根據(jù)腐蝕產(chǎn)物容易除去或完全牢固的附著在試樣表面的情況，可分別采用單位時間、單位面積上金屬腐蝕后的重量損失或重量增加來表示腐蝕速度： K=W0W/ () 式中： K—— 腐蝕速度，克 /米 （ K 為負(fù)值時為增重腐蝕產(chǎn)物未清除） S—— 試樣面積， 米 2 t —— 試驗(yàn)時間，天 W0—— 試驗(yàn)前試樣的重量，克 W—— 試驗(yàn)后試樣的重量，克（清除腐蝕產(chǎn)物后） 螺紋鋼的測試手段的基本原理 測試的基本原理 X射線衍射原理 特征 X 射線及其衍射 X 射線是一種波長很短的電磁波，能穿透一點(diǎn)厚度的物質(zhì)，并能使熒光物質(zhì)發(fā)光、照相乳膠感光、氣體電離。在用電子束轟擊金屬“靶”產(chǎn)生的 X 射線中，包含與靶中各種元素對應(yīng)的具體特定波長的 X 射線，稱為（或標(biāo)識） X 射線?？紤]到 X 射線的波長和晶體內(nèi)部原子間的距離（ 108cm）相近， 1912年德國物理學(xué)家勞厄（ Laue）提出一個重要的科學(xué)預(yù)見：晶體可以作為 X 射線的空間衍射光柵，即當(dāng)一束 X 射線通過晶體時將發(fā)生衍射，衍射波疊加的結(jié)果使射線的強(qiáng)度在某些方向上加強(qiáng)，在其他方向上減弱 【 12】 。分析在照相底片上得到的衍射花樣，便可缺確定晶體結(jié)構(gòu)。這一預(yù)見隨即為實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證。 1913年英國物理學(xué)家布拉格父子（ ， ）在勞厄發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，不僅成功地測試了 NaCl、 Kcl等的晶體結(jié)構(gòu)，并提出了作為晶體衍射進(jìn)出的著名公式 — 布拉格定律： 2dsinθ =nλ。式中λ為 X射線的波 長， n為任何正整數(shù)。 當(dāng) X射線以掠角θ（入射角的余角）入射到某一點(diǎn)陣平面間距為 d 的原子面上時（如圖），在符合上式的條件下，落在反射方向上得到因疊加而加強(qiáng)的衍射線。布拉格定律簡潔直觀地表達(dá)了衍射所必須滿足的條件。當(dāng) X射線波長λ已知時（選用固定波長的特征 X射線），采用細(xì)粉末或細(xì)粒多晶體的線狀樣品，可從一堆任意取向的晶體中，從每一θ角符合布拉格條件天津理工大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)論文 ` 6的反射面得到反射，測出θ后，利用布拉格公式即可確定點(diǎn)陣平面間距、晶胞大小和類型；根據(jù)衍射線的強(qiáng)度，還可進(jìn)一步確定晶胞內(nèi)原子的排布。這便是 X 射線結(jié)構(gòu)分析中的粉末法或德拜 謝樂（ DebyeScherrer）法的理論基礎(chǔ)知識。而在測定單晶取向的勞厄法中所用單晶樣品保持固定不變動，以輻射束的波長作為變量來保證晶體中一切面都是滿足布拉格條件，故選用連續(xù) X射線束。如果利用結(jié)構(gòu)已知的晶體， 則在測定出眼射線的方向θ后，便可計算出 X 射線的波長，從而判定產(chǎn)生特征 X 射線的元素。這便是 X射線譜術(shù)，可用于分析金屬和合金的成分 【 13】 。 X 射線是 原子 內(nèi)層電子在高速運(yùn)動電子的轟擊下躍遷而產(chǎn)生的光輻射，主要有連續(xù) X 射線和特征 X射線兩種。晶體可被用作 X光的光柵，這些很大數(shù)目的原子或離子 /分子所產(chǎn)生的相干散射 將會發(fā)生 光的干涉 作用，從而影響散射的 X 射線的強(qiáng)度增強(qiáng)或減弱。由于大量原子散射波 的疊加，互相干涉而產(chǎn)生最大強(qiáng)度的光束稱為 X 射線的衍射線。滿足衍射條件，可應(yīng)用布拉格公式： 2dsinθ=nλ 應(yīng)用已知 波長 的 X 射線來測量 θ 角，從而計算出晶面間距 d，這是用于 X射線結(jié)構(gòu)分析；另一個是應(yīng)用已知 d的晶體來測量 θ 角，從而計算出特征 X射線的波長，進(jìn)而可在已有資料查出試樣中所含的元素 【 14】 。 布拉格衍射示意圖 電化學(xué)測試的基本原理 電化學(xué)測試是以電流電勢的測試為基礎(chǔ)的，一個基本的電化學(xué)測試體系由電解池和測試儀器組成，最常見的電解池體系為三電極電解池，最常用的測試儀器就是恒電勢儀，一般的伏安測試，恒電勢儀以參比電極的電勢為參照，控制工作電極的電勢，在不同的電勢下測得流過電極 表面的電流值。 工作電極就是研究的對象。處理和選擇工作電極時應(yīng)消除影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不良因素，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果真正可以重視地反映出所關(guān)心反應(yīng)的作用。 輔助電極的用途是提供電流回路，使研究電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)并出現(xiàn)電極電勢的變化。唯一要求是不應(yīng)因自身的形狀、材料和反應(yīng)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 參比電極可以提供一個不隨電流大小和實(shí)驗(yàn)條件而變化的電勢基準(zhǔn)點(diǎn)，用來測量研究電極的電勢。參比電極是一個良好的可逆體系，即使流過少量的電流，電極電勢也保持不變。 1 交流阻抗測試的基本原理 交流阻抗法是電化學(xué)測試技術(shù)中一類十分重要的方法，是研究電 極過程動力學(xué)和表面現(xiàn)象的重要手段。交流阻抗法是一個頻率域的動態(tài)分析方法。這種方法根據(jù)電極系統(tǒng)對于不同頻率的小幅值的正弦波干擾信號的響應(yīng)，推測它的等效電路和分析各個動力學(xué)過程的特點(diǎn)。由于該方法在一個很寬的頻率范圍內(nèi)對電極系統(tǒng)進(jìn)行測量，因而可以在不同的頻率范圍內(nèi)分別得到溶液電阻、雙電層電容及電化學(xué)反應(yīng)電阻的有關(guān)信息 【 15】 。在更為復(fù)雜的情況下，不但可以在不同的頻率得到有關(guān)參數(shù)的信息，而且可以得到阻抗譜的時間常數(shù)個數(shù)及有關(guān)動力學(xué)過程的信息，從而可推斷電極系統(tǒng)中包含的動力學(xué)過程及機(jī)理。 因此，測量電極系統(tǒng)的交流阻抗 ，一般來說有兩個目的。其一是推測電極系統(tǒng)中包含的動力學(xué)過程及其機(jī)理，確定與之相適應(yīng)的物理模型或等效電路 【 16】 。另一個目的是在確定了物理模型或等效電路之后，根據(jù)測得的阻抗譜，求解物理模型中各個參數(shù)，從而估算有關(guān)的動天津理工大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)論文 ` 7力學(xué)參數(shù)。 2 極化曲線測試的基本原理 極化曲線是表示電極電位與極化電流或極化電流密度之間的關(guān)系曲線。它的測量和研究是電極反應(yīng)動力學(xué)的重要內(nèi)容，其結(jié)果也是電化學(xué)生產(chǎn)過程控制的重要依據(jù)。極化曲線的測量方法可以是“穩(wěn)態(tài)”的，也可以是“暫態(tài)”的 【 17】 。前者是先控制恒定的電流（或電壓），待響應(yīng)電壓（或電流 ）恒定之后測量的，可獲得穩(wěn)態(tài)極化曲線。后者則控制電流恒定或按一定的程序變化測量響應(yīng)電勢的變化，或控制相應(yīng)的電勢測量響應(yīng)電流的變化獲得暫態(tài)極化曲線。 極化曲線可用實(shí)驗(yàn)的方法測得，分析研究極化曲線，是解釋金屬腐蝕的基本規(guī)律、揭示金屬腐蝕機(jī)理和探討控制腐蝕途徑的基本方法之一。 天津理工大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)論文 ` 8第三章 實(shí)驗(yàn)條件與方法 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和輔助材料 ：試樣切割機(jī)，光學(xué)顯微鏡，氮?dú)獗Ｗo(hù)真空爐；500mm砂紙， 1000mm砂紙， 1500mm砂紙，燒杯， 吹風(fēng)機(jī)，棉簽和坩堝鉗。 ：試樣切割機(jī)，氮?dú)獗Ｗo(hù)真空爐， X射線衍射儀； 橡皮泥，坩堝。 ：試樣切割機(jī)，氮?dú)獗Ｗo(hù)真空爐，萬分之一天平； 托盤，坩堝。