一, Caminhos duplos de dano de corrosão química
1. Efeito de erosão oxidativa da água sanitária
O hipoclorito de sódio (NaClO), como oxidante forte, possui um mecanismo de corrosão duplo:
Oxidação direta: Os íons ClO ⁻ podem penetrar no filme de óxido na superfície do metal e reagir com a matriz de ferro para gerar FeCl ∝ e FeOCl, levando à dissolução do metal da superfície. Experimentos mostraram que a imersão de aço inoxidável 440C em uma solução de hipoclorito de sódio a 5% resulta em uma taxa de corrosão de 0,8g/m²·h em 24 horas, excedendo em muito os 0,02g/m²·h em ambientes comuns.
Permeação de íons cloreto: Os íons Cl ⁻ têm um raio pequeno (181pm) e são facilmente capazes de penetrar no filme de passivação e se acumular nos limites dos grãos, formando poços de corrosão. Para o aço Damasco com estrutura em camadas, a diferença de potencial entre camadas de aço de diferentes durezas exacerbará a corrosão local, levando à falha preferencial das interfaces de textura.
2. Corrosão diferencial de substâncias ácidas
O processo de decapagem é uma etapa crucial na fabricação das facas Damasco, mas o uso inadequado pode levar a consequências catastróficas
Ácidos fracos (como ácido cítrico e ácido fosfórico): A lavagem ácida normal controla o potencial redox de Fe ³ ⁺/Fe ² ⁺, permitindo que a camada de aço macio (com teor de carbono de 0,3% -0,6%) corroa preferencialmente, enquanto a camada de aço duro (com teor de carbono de 0,8% -1,2%) retém seu brilho metálico, formando um contraste entre claro e escuro. Mas se a concentração de ácido exceder o padrão (como ácido clorídrico superior a 15%) ou o tempo de imersão for muito longo (mais de 30 minutos), a camada de aço duro também será excessivamente corroída, resultando em textura borrada ou até mesmo descascamento da camada de aço.
Ácidos fortes (como ácido sulfúrico e ácido nítrico): Ácidos fortes com concentração superior a 50% podem danificar diretamente a ligação metalúrgica entre as camadas de aço. Experimentos mostraram que a imersão de amostras de aço Damasco em ácido nítrico a 65% por 5 minutos reduz a força de ligação entre camadas em 67%, e observações microscópicas mostram fratura nos limites dos grãos.
2, Danos fatais no nível da estrutura material
1. Colapso do sistema de textura
O valor central da faca de Damasco está em sua estrutura tri-dimensional em camadas:
Textura de forjamento: A estrutura cristalina Wosted formada por dobramento e forjamento (geralmente 16-32 camadas), com uma diferença de dureza de até 2-3 unidades HRC. Esta não uniformidade microscópica é a base da lavagem e desenvolvimento ácido, mas é também o ponto de ruptura da corrosão.
Difusão de corrosão: Quando alvejante ou ácido forte invade a camada intermediária, ele corroerá preferencialmente as inclusões de sulfeto de manganês (tamanho 2-5 μm) na camada de aço macio, formando fontes de microfissuras. A observação por microscopia eletrônica mostrou que a densidade de trincas na interface da camada de aço tratada com hipoclorito de sódio aumentou 40 vezes.
2. Atenuação de propriedades mecânicas
O impacto da corrosão no desempenho da ferramenta é sistemático:
Perda de dureza: Os produtos de corrosão (como Fe ₂ O ∝, FeCl ∝) têm um volume 2 a 3 vezes maior que o do metal original, o que pode causar concentração de tensão entre as camadas. A dureza Vickers do aço Damasco corroído por ácido clorídrico diminuiu de HV620 para HV480, uma diminuição de 22,6%.
Tenacidade reduzida: O enfraquecimento dos limites dos grãos causado pela corrosão leva a uma diminuição na tenacidade ao impacto. O teste padrão de impacto de entalhe Charpy V- mostrou que a energia absorvida da amostra corroída diminuiu de 45J para 28J, e o modo de fratura mudou de fratura dúctil para fratura por clivagem.
3, sistema padrão de proteção da indústria
1. Normas de limpeza e manutenção
Agente de limpeza neutro: Recomenda-se o uso de agentes especializados para limpeza de espadas com pH 5,5-7,5 e evitar o uso de alvejante à base de cloro ou agentes de limpeza ácidos.
Material de limpeza: Deve-se usar pano de fibra ultrafina (diâmetro do fio menor ou igual a 0,1 denier), e deve-se evitar pano de algodão (diâmetro da fibra 10-20 μm) ou feltro de lã (pode conter enxofre).
Processo de secagem: Após a limpeza, deve ser seco com ar comprimido (pressão menor ou igual a 0,2 MPa) ou colocado em estufa de secagem de silicone (umidade menor ou igual a 30% UR) por 24 horas.
2. Controle do ambiente de armazenamento
Gerenciamento de umidade: A umidade relativa deve ser controlada na faixa de 40% -60%, e um controlador eletrônico de umidade pode ser usado para conectar o desumidificador.
Material de isolamento: O forro interno da bainha deve ser confeccionado em tecido revestido de politetrafluoretileno (PTFE), evitando-se o uso de couro (com taxa de absorção de umidade de até 15%) ou veludo (que pode conter corantes ácidos).
Tecnologia de embalagem: para armazenamento-de longo prazo, recomenda-se o uso de filme inibidor de ferrugem em fase de vapor (VCI), cujo inibidor de corrosão volátil pode formar uma película protetora em nanoescala na superfície do metal.
3. Reparar normas técnicas
Reparo parcial: Para pequenas corrosões, pode-se utilizar o método de polimento eletrolítico, utilizando eletrólito à base de fosfato (concentração 10%), tensão controlada em 5V e tempo não superior a 3 minutos.
Refundição geral: A corrosão severa requer a reconstrução da estrutura laminada usando tecnologia de soldagem por feixe de elétrons (densidade de energia 10 ⁶ W/cm²) para garantir a ligação metalúrgica entre as camadas de aço novas e antigas.
Reprodução de textura: Após o reparo, os parâmetros de textura precisam ser detectados por um microscópio confocal a laser (resolução 0,1 μm) para garantir um desvio menor ou igual a 5% do design original.
4, Padrões técnicos para identificação de autenticidade
As facas falsificadas de Damasco no mercado são frequentemente forjadas por meio de ataque ácido e podem ser identificadas pelos seguintes métodos:
Exame metalográfico: Linhas de fluxo de forjamento claras podem ser vistas entre as camadas do produto genuíno, e apenas marcas de corrosão estão presentes na superfície do produto gravado com ácido.
Gradiente de dureza: A dureza do produto genuíno varia periodicamente ao longo da direção da espessura da camada (Δ HRC maior ou igual a 1,5), e a dureza do produto gravado com ácido é uniforme.
Comportamento de corrosão: A taxa de corrosão de produtos genuínos em solução de NaCl a 5% é menor ou igual a 0,05g/m²·h, enquanto produtos de corrosão ácida podem atingir 0,3g/m²·h.
