不銹鋼的晶間腐蝕

1、奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕奧氏作不銹鋼在450850保溫或緩慢冷卻時，會出現(xiàn)晶問腐蝕。合碳量越高，晶間蝕傾向性越大。此外，在焊接件的熱影響區(qū)也會出現(xiàn) 晶間腐蝕。這是由于在晶界上析出富Cr的Cr23C6。使其周圍基體產(chǎn)生貧鉻區(qū)，從而形成腐蝕原電池而造成的。這種晶間腐蝕現(xiàn)象在前面提到的鐵素體不銹鋼中也是存在的。 工程上常采用以下幾種方法防止晶間腐蝕： （1）降低鋼中的碳量，使鋼中合碳量低于平衡狀態(tài)下在奧氏體內(nèi)的飽和溶解度，即從根本上解決了鉻的碳化物（Cr23C6）在晶界上 析出的問題。通常鋼中合碳量降至0.03以下即可滿足抗晶間腐蝕性能的要求。 （2）加入Ti、Nb等能形成穩(wěn)定碳化物（TiC或NbC）

2、的元素，避免在晶界上析出Cr23C6，即可防上奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。 （3）通過調(diào)整鋼中奧氏體形成元素與鐵素體形成元素的比例，使其具有奧氏體+鐵索體雙相組織，其中鐵素體占5一12。這種雙相組織不易產(chǎn)生晶間腐蝕。 （4）采用適當(dāng)熱處理工藝，可以防止晶間腐蝕，獲得最佳的耐蝕性。2.奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕應(yīng)力（主要是拉應(yīng)力）與腐蝕的綜合作用所引起的開裂稱為應(yīng)力腐蝕開裂，簡稱SCC（Stress Crack Corrosion）。奧氏體不銹鋼容易在含氯離子的腐蝕介質(zhì)中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。當(dāng)合Ni量達到8一10時，奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕傾向性最大，繼續(xù)增加 含Ni量至4550應(yīng)力腐蝕傾向逐漸減小，直至消失。防

3、止奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕的最主要途徑是加入Si24并從冶煉上將N含量控制在0.04以下。此外還應(yīng)盡量減少P、Sb、Bi、As等雜質(zhì)的含量。另外可選用A-F雙用鋼，它在Cl-和OH-介質(zhì)中對應(yīng)力腐蝕不敏感。當(dāng)初始的微細(xì)裂紋遇到鐵素體相后不再繼續(xù)擴展，體素體含量應(yīng)在6%左右。3.奧氏作不銹鋼的形變強化 單相的奧氏體不銹鋼具有良好的冷變形性能，可以冷拔成很細(xì)的鋼絲，冷軋成很薄的鋼帶或鋼管。經(jīng)過大量變形后，鋼的強度大力提高 ，尤其是在零下溫區(qū)軋制時效果更為顯著?？估瓘姸瓤蛇_ 2 000 MPa以上。這是因為除了冷作硬化效果外，還疊加了形變誘發(fā)M轉(zhuǎn)變。 奧氏作不銹鋼經(jīng)形變強化后可用來制造不銹彈簧、鐘表發(fā)條

4、、航空結(jié)構(gòu)中的鋼絲繩等。形變后若需焊接，則只能采用點焊工藝、形變使應(yīng)力腐蝕傾向性增加 。并因部分->M轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生鐵磁性，在使用時（如儀表零件中）應(yīng)予以考慮。再結(jié)晶溫度隨形變量而改變，當(dāng)形變量為60時，其再結(jié)晶溫度降為650冷變形奧氏體不銹鋼再結(jié)晶退火溫度為8501050，850則需保溫3h，1050時 透燒即可，然后水冷。4.奧氏作不銹鋼的熱處理 奧氏體不銹鋼常用的熱處理工藝有：固溶處理、穩(wěn)定化處理和去應(yīng)力處理等。 （1）固溶處理。將鋼加熱到10501150后水淬，主要目的是使碳化物溶于奧氏體中，并將此狀態(tài)保留到室溫 ，這樣鋼的耐蝕性會有很大改善。如上所述，為了防止晶問腐蝕，通常采用固溶

5、化處理，使Cr23C6溶于奧氏體中，然后快速冷卻。對于薄壁件可采用空冷 ，一般情況采用水冷。 （2）穩(wěn)定化處理。一般是在固溶處理后進行，常用于含Ti、Nb的18-8鋼，固處理后，將鋼加熱到850880保溫后空冷 ，此時Cr的碳化物完全溶解，脫而鈦的碳化物不完全溶解，且在冷卻過程中充分析出，使碳不可能再形成格的碳化物，因而有效地消除了晶間腐蝕。 （3）去應(yīng)力處理。去應(yīng)力處理是消除鋼在冷加工或焊接后的殘余應(yīng)力的熱處理工藝一般加熱到300350回火。對于不 含穩(wěn)定化元素Ti、Nb的鋼，加熱溫度不超過450t，以免析出鉻的碳化物而引起晶間腐蝕。對于超低碳和合Ti、Nb不銹鋼的冷加工件和焊接件，需在50

6、0950,加熱 ，然后緩冷，消除應(yīng)力（消除焊接應(yīng)力取上限溫度），可以減輕晶間腐蝕傾向并提高鋼的應(yīng)力腐蝕抗力。四、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼 在奧氏作不銹鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加Cr含量并減少Ni含量，并與回溶化處理相配合，可獲得具有奧氏體和鐵素體的雙相組織（ 含4060-鐵素體）的不銹鋼，典型鋼號有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、OCr21Ni6Mo2Ti等。雙相不銹鋼與里氏體不銹鋼相比有較好的焊接性，焊 后不需熱處理，而且其晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕傾向性也較小。但由于含Cr量高，易形成相，使用時應(yīng)加以注意。不銹鋼的晶間腐蝕:不銹鋼在腐蝕介質(zhì)作用下，在晶粒之間產(chǎn)生的一種腐蝕現(xiàn)象稱為晶間腐蝕。產(chǎn)

7、生晶間腐蝕的不銹鋼，當(dāng)受到應(yīng)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(chǎn)生在焊接接頭的熱影響區(qū)(HAZ)、焊縫或熔合線上，在熔合線上產(chǎn)生的晶間腐蝕又稱刀線腐蝕(KLA)。不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須大于1012%。當(dāng)溫度升高時，碳在不銹鋼晶粒內(nèi)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溶解度很小，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）23C6等。數(shù)據(jù)表明，鉻沿晶界擴散的活化能力162252KJ

8、/mol，而鉻由晶粒內(nèi)擴散活化能約540KJ/mol，即:鉻由晶粒內(nèi)擴散速度比鉻沿晶界擴散速度小，內(nèi)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(nèi)部，而是來自晶界附近，結(jié)果就使晶界附近的含鉻量大為減少，當(dāng)晶界的鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低到小于12%時，就形成所謂的“貧鉻區(qū)”，在腐蝕介質(zhì)作用下，貧鉻區(qū)就會失去耐腐蝕能力，而產(chǎn)生晶間腐蝕。 不銹鋼的敏化及預(yù)防措施含碳量超過0.03%的不穩(wěn)定的奧氏體型不銹鋼（即不含鈦或鈮的0Cr18Ni9不銹鋼），如果熱處理不當(dāng)則在某些環(huán)境中易產(chǎn)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(qū)間時，都會產(chǎn)生晶間腐蝕。這樣

9、的熱處理造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用），并且造成最鄰近的區(qū)域鉻貧化使得這些區(qū)域?qū)Ωg敏感。敏化作用也可出現(xiàn)在焊接時，在焊接熱影響區(qū)造成其后的局部腐蝕。最通用的檢查不銹鋼敏感性的方法是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(xù)48h為一個周期，共5個周期，每個周期測定重量損失。一般規(guī)定，5個試驗周期的平均腐蝕率應(yīng)不大于0.05mm/月。奧氏體型不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)的晶間腐蝕可用如下方法預(yù)防：使用低碳牌號00Cr19Ni10(304L)或00Cr17Ni14Mo2(316L)，或穩(wěn)定的牌號0Cr18Ni11Ti(321,多見于歐洲)或0Cr18Ni11Nb(347,多見于美國).使用這些牌號不銹鋼可防止焊接時碳化物沉淀出造成有害影響的數(shù)量。如果結(jié)構(gòu)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，并且在425-815區(qū)間快速冷卻以防止碳的沉淀