《軌道交通車輛用6系鋁合金材料晶間腐蝕測試方法》編制說明

一、任務(wù)來源、起草單位、協(xié)作單位、主要起草人

根據(jù)中國交通運(yùn)輸協(xié)會發(fā)布的“2022年度第一批團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目立項(xiàng)的公告”（中交

協(xié)秘字〔2022〕25號）要求，由中車工業(yè)研究院有限公司作為起草單位負(fù)責(zé)本規(guī)程的編

制工作。

為了確保標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用、規(guī)范，并具有廣泛的適用性和代表性，中車工業(yè)研究院有限公

司聯(lián)合了標(biāo)準(zhǔn)研究內(nèi)容相關(guān)的多家單位編制本項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，包括高校（中南大學(xué)、北京工業(yè)

大學(xué)），軌道交通裝備主機(jī)企業(yè)（中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司、中車長春軌道

客車股份有限公司、中車唐山機(jī)車車輛有限公司、中車株洲電力機(jī)車有限公司），以及

鋁合金材料廠家（廣西南南鋁加工有限公司、東北輕合金有限責(zé)任公司）。

本文件主要的起草人包括：李明高、孫梅玉、陳朝中、章瀟慧、鄧運(yùn)來、郭曉斌、

孫琳、張仁航、孫曉紅、高軍、王大臣、吳志明、王宇、龔蘭芳、黃暉、魏午、盧剛、

高新宇。

二、制訂標(biāo)準(zhǔn)的必要性和意義

由于軌道交通車輛用鋁合金化學(xué)性質(zhì)相對活潑，而氧化膜在接近中性的溶液中極易

發(fā)生破裂造成嚴(yán)重的腐蝕，7XXX鋁合金耐蝕性的提高已引起人們的廣泛關(guān)注，而6XXX

鋁合金方面尚未形成完善的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)實(shí)踐。對6XXX鋁合金進(jìn)行腐蝕行為的

研究和標(biāo)準(zhǔn)的制定，具有重要的意義。

晶間腐蝕是指鋁合金內(nèi)、外部溶質(zhì)元素的不一致性與微觀組織分布的不均勻性而誘

發(fā)的電化學(xué)局部腐蝕，其腐蝕一般會沿著表面晶粒邊界或者是近表面部位晶界附近向合

金內(nèi)部深處延伸。由于鋁合金晶界被破壞會導(dǎo)致其界面結(jié)合力的降低，從而容易誘發(fā)沿

晶腐蝕開裂，致使設(shè)備提前失效，是一種危險(xiǎn)性較大的腐蝕現(xiàn)象。純鋁是不會發(fā)生晶間

腐蝕的，因?yàn)榫чg腐蝕是一種由組織電化學(xué)不均勻性引起的局部腐蝕，沿著金屬晶粒間

的分界面內(nèi)部擴(kuò)展。這種腐蝕會使晶粒間失去結(jié)合力，金屬強(qiáng)度完全喪失，而金屬表面

卻無任何的變化，從而導(dǎo)致設(shè)備突發(fā)性破壞。熱處理不當(dāng)是產(chǎn)生晶間腐蝕的主要原因，

合金化元素或者金屬間化合物沿晶界沉淀析出，相對于晶粒是陽極而構(gòu)成腐蝕電池，會

加速晶間腐蝕。

鋁合金是軌道交通中常用的材料，而其腐蝕性能與力學(xué)性能的良好匹配是軌道安全

的保障之一，因此其腐蝕性能的研究非常重要。要保證鋁合金的有效使用，在這方面尚

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有大量工作亟需開展，編制組認(rèn)為要在以下幾個方面開展進(jìn)一步的工作。首先要保證各

個牌號合金的安全使用，須對每個應(yīng)用牌號的合金進(jìn)行具體的研究。再者實(shí)際腐蝕介質(zhì)

是各種各樣的，而已有的研究則主要集中于NaCl溶液中，因此要針對不同的腐蝕介質(zhì)

進(jìn)行研究。然后從微觀結(jié)構(gòu)入手，通過不同的熱處理狀態(tài)，改變合金的組織結(jié)構(gòu)，研究

不同微觀結(jié)構(gòu)（如析出強(qiáng)化相）對其腐蝕性能影響的機(jī)制，為合金力學(xué)性能與腐蝕性能

的良好匹配提供合理的加工依據(jù)。最后必須對合金的組織結(jié)構(gòu)、腐蝕性能及腐蝕后的力

學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)的分析評價(jià)，為合金的合理便用提供科學(xué)依據(jù)。

精確評價(jià)6XXX鋁合金晶間腐蝕性能的前提是判定腐蝕類型為沿晶界的腐蝕。通過

金相顯微鏡、掃描電鏡及電子背散射衍射表征手段綜合判定的最大晶間腐蝕深度，評定

其腐蝕等級?，F(xiàn)有晶間腐蝕方法“GB/T7998-2005鋁合金晶間腐蝕測定方法”的評定

等級較為寬泛，實(shí)際應(yīng)用于6XXX鋁合金的晶間腐蝕性能的測定會引起同一等級下晶間

腐蝕深度結(jié)果差異較大的問題，本標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合6XXX鋁合金晶間腐蝕的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步

細(xì)化適用于6XXX鋁合金晶間腐蝕的評定等級，形成準(zhǔn)確評價(jià)軌道交通用鋁合金的抗晶

間腐蝕性能的標(biāo)準(zhǔn)方法。

三、主要工作過程

本標(biāo)準(zhǔn)通過收集既有應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，以及相關(guān)研究成果、試驗(yàn)檢測結(jié)果及使用單位反饋

信息，確定標(biāo)準(zhǔn)編制方向。

經(jīng)中國交通運(yùn)輸協(xié)會立項(xiàng)（2022年4月）和大綱審批通過（2022年7月初），根據(jù)

征求意見稿審查會（2022年8月底）專家意見修改形成了征求意見稿，并通過了中國交

通運(yùn)輸協(xié)會組織的審查會。目前已經(jīng)根據(jù)審查會上專家提出的意見建議進(jìn)行了補(bǔ)充、修

改。

四、制訂標(biāo)準(zhǔn)的原則和依據(jù)，與現(xiàn)行法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

本技術(shù)規(guī)范編制的目的是可以用于指導(dǎo)我國各地的軌道交通車輛用鋁合金材料腐

蝕性能測試，適用于軌道交通車輛6XXX鋁合金（如6063/6005A/6082）,其構(gòu)件主要用

于交通車輛車體的主承力結(jié)構(gòu)，包括底架橫梁、框架，托臂，管路等，形成快速準(zhǔn)確評

價(jià)6XXX鋁合金材料晶間腐蝕性能的測試方法。

基本原則是：在兩個國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T36174《金屬和合金的腐蝕固溶熱處理鋁合金

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的耐晶間腐蝕性的測定》和GB/T7998-2005《鋁合金晶間腐蝕測定方法》的基礎(chǔ)上，

細(xì)化適用于6XXX鋁合金晶間腐蝕的評定等級，形成準(zhǔn)確評價(jià)軌道交通用鋁合金的抗晶

間腐蝕性能的標(biāo)準(zhǔn)方法。

本規(guī)程編制過程中，查閱了下列規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)：。

GB/T19501微束分析電子背散射衍射分析方法通則

GB/T36174金屬和合金的腐蝕固溶熱處理鋁合金的耐晶間腐蝕性的測定

GB/T6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法

GB/T7998鋁合金晶間腐蝕測定方法

JJF1914金相顯微鏡校準(zhǔn)規(guī)范

JJF1916掃描電子顯微鏡校準(zhǔn)規(guī)范

五、主要條款的說明，主要技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的論述

（一）主要條款

1．范圍

本部分規(guī)定了軌道交通車輛用6×××（如6008/6005A/6060/6082）鋁合金產(chǎn)品的晶間

腐蝕測試方法的適用范圍，指出了本標(biāo)準(zhǔn)的使用對象和適用情形。

2.規(guī)范性引用文件

本部分列出了本標(biāo)準(zhǔn)引用的其他國家、行業(yè)、協(xié)會等標(biāo)準(zhǔn)。

3.術(shù)語和定義

本部分列出了本標(biāo)準(zhǔn)中多次出現(xiàn)的專業(yè)名稱和術(shù)語的定義，包括：晶間腐蝕、深度

法、電子背散射衍射及二次電子像。

4.方法概述

本部分概述了6×××鋁合金晶間腐蝕評價(jià)方法的實(shí)施過程，包括晶間腐蝕試驗(yàn)的實(shí)

施、晶間腐蝕的特征、晶間腐蝕結(jié)果的顯微觀察和晶間腐蝕的評價(jià)等內(nèi)容。

5.試劑

本部分列出了本標(biāo)準(zhǔn)中使用的溶劑，包括：適用于6×××鋁合金晶間腐蝕的腐蝕介質(zhì)、

無水乙醇、氫氧化鈉溶液及硝酸。

6.儀器設(shè)備

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本部分列出了本標(biāo)準(zhǔn)中使用的儀器設(shè)備的校準(zhǔn)要求和使用參數(shù)，包括：金相（光學(xué)）

顯微鏡的校準(zhǔn)要求和晶間腐蝕結(jié)果觀察的放大倍數(shù)；掃描電子顯微鏡的校準(zhǔn)要求；晶間

腐蝕后試樣清洗用超聲波清洗機(jī)的工作頻率。

7.制樣

本部分編制原則是：參考GB/T7998《鋁合金晶間腐蝕測定方法》中的取樣和試樣預(yù)

處理方法，并進(jìn)一步完善。

本部分規(guī)范了6×××鋁合金產(chǎn)品進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)前的取樣和試樣預(yù)處理方法等內(nèi)

容。本部分重點(diǎn)列舉了試樣類型、尺寸及數(shù)量，分別繪制了管材試樣示意圖；棒材或線

材試樣示意圖；板材、帶材、型材及鍛件試樣示意圖。對取樣后試樣表面粗糙度、表面

油污處理方法（乙醇清洗、氫氧化鈉浸泡、硝酸清洗、蒸餾水清洗）、非腐蝕試驗(yàn)表面

的處理方法（松香包覆）進(jìn)行規(guī)定。

8.晶間腐蝕試驗(yàn)

本部分規(guī)范了6×××鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)的試樣放置方法、試樣腐蝕環(huán)境以及腐蝕后

試樣的清洗方法。對標(biāo)GB/T7998《鋁合金晶間腐蝕測定方法》，列出試樣放置示例圖。

并進(jìn)一步完善適用于不同化學(xué)成分的6×××鋁合金的腐蝕環(huán)境設(shè)置（常規(guī)腐蝕和加速腐

蝕）、晶間腐蝕后試樣表面的處理方法。

9.晶間腐蝕結(jié)果測定

本部分規(guī)范了6×××鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)后的腐蝕深度的測定方法，包括腐蝕試樣截

面的切取方法、金相試樣的制樣及清洗方法、深度法的觀察結(jié)果。對標(biāo)GB/T7998《鋁

合金晶間腐蝕測定方法》，進(jìn)一步完善了以下內(nèi)容：當(dāng)金相顯微鏡的觀察結(jié)果出現(xiàn)晶間

腐蝕不易分辨的情況下，掃描電子顯微鏡下二次電子像和背散射電子衍射觀察和標(biāo)定晶

間腐蝕深度的方法，并給出了相應(yīng)的示例照片。

10.腐蝕評級

本部分規(guī)定了6×××鋁合金晶間腐蝕的評級，對標(biāo)GB/T7998《鋁合金晶間腐蝕測定

方法》，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步細(xì)化了原標(biāo)準(zhǔn)中2級和3級的評定等級，適用于6×××鋁合金

晶間腐蝕的準(zhǔn)確評價(jià)。

11.試驗(yàn)報(bào)告

本部分規(guī)定了6×××鋁合金晶間腐蝕評價(jià)的試驗(yàn)報(bào)告，列出了試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含的主體

內(nèi)容。

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（二）實(shí)驗(yàn)論證

將樣品沿垂直軋制方向切開，對切取的橫截面進(jìn)行打磨拋光，用金相顯微鏡

OLYSIMbasic觀察后拍金相照片并測量腐蝕深度。

圖1為12h晶間腐蝕的金相照片，由圖上的標(biāo)注可知12h腐蝕坑的深度為30.22μm，

沒有出現(xiàn)明顯的晶間腐蝕現(xiàn)象。

圖135℃12h腐蝕深度

圖2為24h晶間腐蝕的金相照片，由圖上的標(biāo)注可知24h腐蝕坑的深度為32.33μm，

也暫時沒有出現(xiàn)明顯的晶間腐蝕現(xiàn)象。

圖235℃24h腐蝕深度

圖3為36h晶間腐蝕的金相照片，由圖上的標(biāo)注可知36h腐蝕坑的深度為19.68μm，

比起12h，24h的腐蝕坑深度要低是因?yàn)檫x取的橫截面具有隨機(jī)性，也能發(fā)現(xiàn)36h也暫

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時沒有出現(xiàn)明顯的晶間腐蝕現(xiàn)象。

圖335℃36h腐蝕深度

圖4為48h晶間腐蝕的金相照片，由圖上的標(biāo)注可知48h腐蝕坑的深度為50.6μm，

由第一張圖可看出一些晶間腐蝕的現(xiàn)象，腐蝕坑沿著晶界向里擴(kuò)展。

圖435℃48h腐蝕深度

圖5為60h晶間腐蝕的金相照片，由圖上的標(biāo)注可知60h腐蝕坑的深度為202.39μm，

可以明顯看見晶間腐蝕的坑形狀。

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圖535℃60h腐蝕深度

選取最大晶間腐蝕深度處做SEM和EBSD，不同時間SEM圖及分析內(nèi)容如下。

圖6為24h晶間腐蝕的SEM照片，由圖片可以看出腐蝕的深度不深，整個表面腐

蝕的程度也不是很明顯，只有少量的幾個小坑，第二張圖的坑持續(xù)向內(nèi)擴(kuò)展，可以看出

紋路為晶粒的邊界。

圖635℃24hSEM

圖7為36h晶間腐蝕的SEM照片，從照片可以看出腐蝕深度也不深，但是寬度變

大，坑的表面表現(xiàn)出凹凸不平的晶粒狀。

圖735℃36hSEM

圖8為48h晶間腐蝕的SEM照片，由于橫截面的隨機(jī)性，并沒有看出明顯的腐蝕

坑。

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圖835℃48hSEM

圖9為60h晶間腐蝕的SEM照片，在60h的腐蝕時間下，表面出現(xiàn)了較大的凹坑，

在500倍的倍率下可以看出腐蝕后的表面狀態(tài)。

圖935℃60hSEM

圖10為72h晶間腐蝕的SEM照片，在72h的腐蝕時間下，表面出現(xiàn)了非常多的大

型凹坑，有一些坑在500倍的倍率下只可看清一部分，說明腐蝕已經(jīng)十分明顯，圖10

可以清晰的看出腐蝕過后的表面，呈現(xiàn)蜂窩狀表面狀態(tài)，既向內(nèi)擴(kuò)展也向四周擴(kuò)展。

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圖1035℃72hSEM

不同時間腐蝕后晶間腐蝕深度的EBSD如圖11-圖12所示。

圖11為24h晶間腐蝕在100倍倍率1.5步長下的EBSD照片，左圖是它的表面形貌，

右圖是微觀組織，可以看出并沒有很明顯的晶間腐蝕現(xiàn)象，只是在邊緣進(jìn)行腐蝕，沒有

向內(nèi)深入。

圖1135℃24hEBSD

圖12為72h晶間腐蝕在100倍倍率1.5步長下的EBSD照片，左圖是它的表面形

貌，右圖是微觀組織，可以看出腐蝕有一小部分腐蝕沿著晶界向內(nèi)擴(kuò)展，但不是很明顯。

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圖1235℃72hEBSD

圖13為50℃12h晶間腐蝕的金相照片，由圖上的標(biāo)注可知12h腐蝕坑的深度為

101.9μm，相比較35℃時的晶間腐蝕，出現(xiàn)了較深的腐蝕坑深度，也有可能是腐蝕的隨

機(jī)性導(dǎo)致的。

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圖1350℃12h晶間腐蝕深度

圖14為50℃24h晶間腐蝕的金相照片，由圖上的標(biāo)注可知24h腐蝕坑的深度為

59.03μm，相比較35℃時的晶間腐蝕，沒有出現(xiàn)較大的區(qū)別。

圖1450℃24h晶間腐蝕深度

圖15為50℃36h晶間腐蝕的金相照片，由圖上的標(biāo)注可知24h腐蝕坑的深度為

86.44μm，相比較35℃時的晶間腐蝕，同樣也沒有出現(xiàn)較大的區(qū)別。

圖1550℃36h晶間腐蝕深度

圖16為50℃48h晶間腐蝕的金相照片，由圖上的標(biāo)注可知48h腐蝕坑的深度為

115.95μm，相比較35℃時的晶間腐蝕，深度變深，可能存在腐蝕的隨機(jī)性。

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圖1650℃48h晶間腐蝕深度

選取24h晶間腐蝕樣品深度處做EBSD，如圖17所示。

圖17為50℃24h晶間腐蝕在100倍倍率1.5步長下的EBSD照片，左圖是它的表

面形貌，右圖是微觀組織，可以看出腐蝕過程中腐蝕掉外圍的一整個晶粒并繼續(xù)向內(nèi)擴(kuò)

展。

圖1750℃24h晶間腐蝕EBSD

六、重大分歧的處理依據(jù)和結(jié)果

本標(biāo)準(zhǔn)制訂過程中尚未發(fā)生過重大意見分歧。

七、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的，說明采標(biāo)程度，以及與國內(nèi)外同類

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標(biāo)準(zhǔn)水平的對比情況

本標(biāo)準(zhǔn)未采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。

八、作為推薦性標(biāo)準(zhǔn)的建議

針對前期開展的軌道交通車輛用鋁合金材料的慢應(yīng)變速率拉伸應(yīng)力腐蝕、深度法，

恒載荷應(yīng)力腐蝕、C環(huán)應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞等多種應(yīng)力及環(huán)境狀態(tài)下的腐蝕特征及壽命

評價(jià)結(jié)果，開展了軌道交通車輛用鋁合金材料的腐蝕評價(jià)方法研究，形成快速準(zhǔn)確評價(jià)

6×××鋁合金材料晶間腐蝕性能的測試方法。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7998-2005《鋁合金晶

間腐蝕測定方法》的基礎(chǔ)上，研究6×××鋁合金不同表面粗糙度及陽極氧化程度對晶

間腐蝕深度的影響，探明能夠準(zhǔn)確評定腐蝕等級的試驗(yàn)方法；通過金相顯微鏡、掃描電

鏡及電子背散射衍射表征手段，綜合判定最大晶間腐蝕深度，以準(zhǔn)確評定其腐蝕等級，

形成精確評價(jià)6×××鋁合金晶間腐蝕性能的組織判據(jù)。

綜上，建議本標(biāo)準(zhǔn)作為評價(jià)軌道交通車輛6×××材料晶間腐蝕性能的推薦性標(biāo)準(zhǔn)。

九、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的措施建議

（一）保證標(biāo)準(zhǔn)編制內(nèi)容的適用性

（1）中車是軌道交通裝備制造行業(yè)的龍頭企業(yè)，本標(biāo)準(zhǔn)牽頭