不銹鋼晶間腐蝕的產(chǎn)生機理

不銹鋼晶間腐蝕的產(chǎn)生機理

晶間腐蝕是一種常見的局部腐蝕， 腐蝕沿著金屬或合金晶粒邊界或它的臨近區(qū)域發(fā)展， 而晶粒腐蝕很輕微，這種腐蝕便稱為晶間腐蝕，這種腐蝕使晶粒間的結(jié)合力大大削弱。嚴(yán)重的晶間腐蝕，可使金屬失去強度和延展性，在正常載荷下碎裂。現(xiàn)代晶間腐蝕理論， 主要有貧鉻理論和晶界雜質(zhì)選擇溶解理論。

2. 1 貧鉻理論

常用的奧氏體不銹鋼， 在氧化性或弱氧化性介質(zhì)中之所以產(chǎn)生晶間腐蝕， 多半是由于加工或使用時受熱不當(dāng)引起的。所謂受熱不當(dāng)是指鋼受熱或緩慢冷卻通過450～850 ℃溫度區(qū)， 鋼就會對晶間腐蝕產(chǎn)生敏感性。所以這個溫度是奧氏體不銹鋼使用的危險溫度。不銹鋼材料在出廠時已經(jīng)固溶處理，所謂固溶處理就是把鋼加熱至1050～1150 ℃后進行淬火， 目的是獲得均相固溶體。奧氏體鋼中含有少量碳， 碳在奧氏體中的固溶度是隨溫度下降而減小的。如0Cr18Ni9Ti , 在1100 ℃時， 碳的固溶度約為0. 2 % , 在500～700 ℃時， 約為0. 02 %。所以經(jīng)固溶處理的鋼，碳是過飽和的。

當(dāng)鋼無論是加熱或冷卻通過450～850 ℃時，碳便可形成（ Fe 、Cr） 23C6 從奧氏體中析出而分布在晶界上。（ Fe 、Cr） 23C6 的含鉻量比奧氏體基體的含鉻量高很多， 它的析出自然消耗了晶界附近大量的鉻， 而消耗的鉻不能從晶粒中通過擴散及時得到補充， 因為鉻的擴散速度很慢， 結(jié)果晶界附近的含鉻量低于鈍化必須的的*（即12 %Cr） ,形成貧鉻區(qū)， 因而鈍態(tài)受到破壞， 晶界附近區(qū)域電位下降， 而晶粒本身仍維持鈍態(tài)， 電位較高， 晶粒與晶界構(gòu)成活態(tài)———鈍態(tài)微電偶電池， 電池具有大陰極小陽極的面積比，這樣就導(dǎo)致晶界區(qū)的腐蝕。

引起晶間腐蝕介質(zhì)的環(huán)境

引起常用奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的介質(zhì)， 主要有兩類。一類是氧化性或弱氧化性介質(zhì)，一類是強氧化性介質(zhì)，如濃硝酸等。常見的是一類，下面列出常見引起奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的介質(zhì)環(huán)境。

3. 1 常見引起奧氏體不銹鋼晶間腐蝕介質(zhì)

在G. A. Nelson 編制的“腐蝕數(shù)據(jù)圖表”中列出了常見的引起奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的介質(zhì)：醋酸，醋酸+ 水楊酸，硝酸銨，硫酸銨，鉻酸，硫酸銅，脂肪酸，甲酸，硫酸鐵，+ 硫酸鐵，乳酸，硝酸，硝酸+ 鹽酸，草酸，磷酸，海水，鹽霧，硫酸氫鈉，次氯酸鈉，二氧化硫（濕） ,硫酸，硫酸+ 硫酸銅，硫酸+ 硫酸亞鐵， 硫酸+ 甲醇， 硫酸+ 硝酸， 亞硫酸， 酞酸， 氫氧化鈉+ 硫化鈉。

3. 2 晶間腐蝕傾向性試驗

奧氏體不銹鋼使用于可能引起晶間腐蝕的環(huán)境時，應(yīng)按GB4334. 1～GB4334《不銹鋼晶間腐蝕試驗方法》進行晶間腐蝕傾向性試驗。奧氏體不銹鋼晶間腐蝕傾向試驗方法的選用及其合格要求應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1） 在溫度大于等于60 ℃，且濃度大于等于5 %的硝酸中使用的奧氏體不銹鋼以及濃硝不銹鋼， 應(yīng)按GB4334. 3《不銹鋼65 %硝酸腐蝕試驗方法》進行試驗，五個周期的平均腐蝕率或三個周期的腐蝕率應(yīng)不大于0. 6g/ m2 h （或相當(dāng)于0. 6mm/a） 。試樣狀態(tài)可為使用狀態(tài)或敏化狀態(tài)。

（2） 鉻鎳奧氏體不銹鋼（ 如0Cr18Ni10Ti , 0Cr18Ni9 , 00Cr19Ni10 及相類似鋼材） : 一般要求：按GB4334. 5《不銹鋼硫酸—硫酸銅腐蝕試驗方法》，彎曲試驗后，試樣表面不得有晶間腐蝕裂紋。較高要求：按GB4334. 2《不銹鋼硫酸—硫酸鐵腐蝕試驗方法》，平均腐蝕率應(yīng)不大于1. 1g/ m2 h 。

（3） 含鉬奧氏體不銹鋼（如0Cr18Ni12Mo2Ti , 00Cr17Ni14Mo2 及相類似鋼材） : 一般要求：按GB4334. 5《不銹鋼硫酸—硫酸銅腐蝕試驗方法》， 彎曲試驗后， 試樣表面不得有晶間腐蝕裂紋。較高要求：按GB4334. 4《不銹鋼硝酸—氫酸腐蝕試驗方法》， 腐蝕度比值不大于1. 5。也可按GB4334. 2《硫酸—硫酸鐵試驗方法》， 平均腐蝕率應(yīng)不大于1. 1g/m2 h 。

（4） 介質(zhì)有特殊要求時，可進行上述規(guī)定以外的晶間腐蝕試驗，并規(guī)定相應(yīng)的合格要求。