晶間腐蝕

基本概念

原理

不鏽鋼在腐蝕介質作用下，在晶粒之間產生的一種腐蝕現象稱為晶間腐蝕。

產生晶間腐蝕的不鏽鋼，當受到應力作用時，即會沿晶界斷裂、強度幾乎完全消失，這是不鏽鋼的一種最危險的破壞形式。晶間腐蝕可以分別產生在焊接接頭的熱影響區(HAZ)、焊縫或熔合線上，在熔合線上產生的晶間腐蝕又稱刀線腐蝕(KLA)。不鏽鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質量分數必須大於10~12%。當溫度升高時，碳在不鏽鋼晶粒內部的擴散速度大於鉻的擴散速度。因為室溫時碳在奧氏體中的溶解度很小，約為0.02%～0.03%，而一般奧氏體不鏽鋼中的含碳量均超過此值，故多餘的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散，並和鉻化合，在晶間形成碳化鉻的化合物，如（CrFe）₂₃C₆等。數據表明，鉻沿晶界擴散的活化能力162～252KJ/mol，而鉻由晶粒內擴散活化能約540KJ/mol，即:鉻由晶粒內擴散速度比鉻沿晶界擴散速度小，內部的鉻來不及向晶界擴散，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內部，而是來自晶界附近，結果就使晶界附近的含鉻量大為減少，當晶界的鉻的質量分數低到小於12%時，就形成所謂的“貧鉻區”，在腐蝕介質作用下，貧鉻區就會失去耐腐蝕能力，而產生晶間腐蝕。

條件

（1）晶粒和晶界區的組織不同，因而電化學性質存在顯著差異。——內因

（2）晶粒和晶界的差異要在適當的環境下才能顯露出來。——外因

敏化

含碳量超過0.03%的不穩定的奧氏體型不鏽鋼（即不含鈦或鈮的0Cr18Ni9不鏽鋼），如果熱處理不當則在某些環境中易產生晶間腐蝕。這些鋼在425-815℃之間加熱時，或者緩慢冷卻通過這個溫度區間時，都會產生晶間偏析，這樣的熱處理造成碳化物在晶界沉澱（敏化作用），並且造成最鄰近的區域鉻貧化使得這些區域對腐蝕敏感。敏化作用也可出現於焊接時，在焊接熱影響區造成其後的局部腐蝕。

最通用的檢查不鏽鋼敏感性的方法是65%硝酸腐蝕試驗方法。試驗時將鋼試樣放入沸騰的65%硝酸溶液中連續48h為一個周期，共5個周期，每個周期測定重量損失。一般規定，5個試驗周期的平均腐蝕率應不大於0.05mm/月。

預防措施

1 、調整焊縫的化學成份，加入穩定化元素減少形成碳化鉻的可能性，如加入鈦或鈮等。

2 、減少焊縫中的含碳量，可以減少和避免形成鉻的碳化物，從而降低形成晶界腐蝕的傾向，含碳量在0．04%以下，稱為“超低碳”不鏽鋼，就可以避免鉻的碳化物生成。

3、控制在危險溫度區的停留時間，防止過熱，快焊快冷，使碳來不及析出。

預防措施

奧氏體型不鏽鋼焊接結構預防方法

①使用低碳牌號00Cr19Ni10(304L)或00Cr17Ni14Mo2(316L)，或穩定的牌號0Cr18Ni11Ti(321,多見於歐洲)或0Cr18Ni11Nb(347,多見於美國).使用這些牌號不鏽鋼可防止焊接時碳化物沉澱出造成有害影響的數量。②如果結構件小，能夠在爐中進行熱處理，則可在1040-1150℃進行熱處理以溶解碳化鉻，並且在425-815℃區間快速冷卻以防止碳的沉澱。

晶間腐蝕

基本介紹

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條件

敏化

預防措施

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