不銹鋼晶間腐蝕是不銹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。產生晶間腐蝕的不銹鋼,當受到應力作用時,即會沿晶界斷裂、強度幾乎完全消失,這是不銹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、焊縫或熔合線上,在熔合線上產生的晶間腐蝕又稱刀狀腐蝕。
不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質量分數必須大于12%。當溫度升高時,碳在不銹鋼晶粒內部的擴散速度大于鉻的擴散速度。因為室溫時碳在奧氏體中的熔解度很小,約為0.02%~0.03%,而一般奧氏體不銹鋼中的含碳量均超過此值,故多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散,并和鉻化合,在晶間形成碳化鉻的化合物,如(CrFe)23C8等。但是由于鉻的擴散速度較小,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于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.
不銹鋼中,除了主要成分Cr、Ni、C 外,還含有Mo、Ti、Nb 等合金元素。
它們晶間腐蝕的作用如下:
1. 碳:奧氏體不銹鋼中碳量越高,晶間腐蝕傾向越嚴重,導致晶間腐蝕碳的臨界濃度為0.02%(質量分數)。
2. 鉻:能提高不銹鋼耐晶間腐蝕的穩定性。當鉻含量較高時,允許增加鋼中含碳量。例如,當不銹鋼中鉻的質量分數從18%提高到22%時,碳的質量分數允許從0.02%增加到0.06%
3. 鎳:增加不銹鋼晶間腐蝕敏感性。可能與鎳降低碳在奧氏體鋼中的溶解度有關。
4. 鈦、鈮:都是強碳化物生成元素,高溫時能形成穩定的碳化物TiC 及NbC,減少了碳的回火析出,從而防止了鉻的貧化。
(1)降低含碳量。當鋼中碳的質量分數在0.03%以下時,即使在700℃較長時間回火也不會產生晶間腐蝕。
(2)加入固定碳的合金元素。對含Ti、Nb 元素的18-8不銹鋼,在高溫下使用時,要經過穩定化處理。即在常規的固溶處理后,還要在850-900℃保溫1-4 小時,然后空冷至室溫,以充分生成TiC 及NbC。
(3)固溶處理。固溶處理能使碳化物不析出或少析出。但對含Ti、Nb 的不銹鋼還要進行穩定化處理。
(4)采用雙相鋼。采用鐵素體和奧氏體雙相鋼有利于抗晶間腐蝕。由于鐵素體在鋼中大多沿奧氏體晶界分布,含鉻量又較高,因此,在敏化溫度受熱時,不產生晶間腐蝕。
不銹鋼晶間腐蝕A法——不銹鋼晶間腐蝕-10%草酸
不銹鋼晶間腐蝕B法——不銹鋼晶間腐蝕-硫酸&硫酸鐵
不銹鋼晶間腐蝕C法——不銹鋼晶間腐蝕-65%硝酸
不銹鋼晶間腐蝕D法——不銹鋼晶間腐蝕-硝酸&氫氟酸
不銹鋼晶間腐蝕E法——不銹鋼晶間腐蝕-16%硫酸&硫酸銅
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