不锈钢的晶间腐蚀

1、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀奥氏作不锈钢在450850保温或缓慢冷却时，会出现晶问腐蚀。合碳量越高，晶间蚀倾向性越大。此外，在焊接件的热影响区也会出现 晶间腐蚀。这是由于在晶界上析出富Cr的Cr23C6。使其周围基体产生贫铬区，从而形成腐蚀原电池而造成的。这种晶间腐蚀现象在前面提到的铁素体不锈钢中也是存在的。 工程上常采用以下几种方法防止晶间腐蚀： （1）降低钢中的碳量，使钢中合碳量低于平衡状态下在奥氏体内的饱和溶解度，即从根本上解决了铬的碳化物（Cr23C6）在晶界上 析出的问题。通常钢中合碳量降至0.03以下即可满足抗晶间腐蚀性能的要求。 （2）加入Ti、Nb等能形成稳定碳化物（TiC或NbC）

2、的元素，避免在晶界上析出Cr23C6，即可防上奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。 （3）通过调整钢中奥氏体形成元素与铁素体形成元素的比例，使其具有奥氏体+铁索体双相组织，其中铁素体占5一12。这种双相组织不易产生晶间腐蚀。 （4）采用适当热处理工艺，可以防止晶间腐蚀，获得最佳的耐蚀性。2.奥氏体不锈钢的应力腐蚀应力（主要是拉应力）与腐蚀的综合作用所引起的开裂称为应力腐蚀开裂，简称SCC（Stress Crack Corrosion）。奥氏体不锈钢容易在含氯离子的腐蚀介质中产生应力腐蚀。当合Ni量达到8一10时，奥氏体不锈钢应力腐蚀倾向性最大，继续增加 含Ni量至4550应力腐蚀倾向逐渐减小，直至消失。防

3、止奥氏体不锈钢应力腐蚀的最主要途径是加入Si24并从冶炼上将N含量控制在0.04以下。此外还应尽量减少P、Sb、Bi、As等杂质的含量。另外可选用A-F双用钢，它在Cl-和OH-介质中对应力腐蚀不敏感。当初始的微细裂纹遇到铁素体相后不再继续扩展，体素体含量应在6%左右。3.奥氏作不锈钢的形变强化 单相的奥氏体不锈钢具有良好的冷变形性能，可以冷拔成很细的钢丝，冷轧成很薄的钢带或钢管。经过大量变形后，钢的强度大力提高 ，尤其是在零下温区轧制时效果更为显著。抗拉强度可达 2 000 MPa以上。这是因为除了冷作硬化效果外，还叠加了形变诱发M转变。 奥氏作不锈钢经形变强化后可用来制造不锈弹簧、钟表发条

4、、航空结构中的钢丝绳等。形变后若需焊接，则只能采用点焊工艺、形变使应力腐蚀倾向性增加 。并因部分->M转变而产生铁磁性，在使用时（如仪表零件中）应予以考虑。再结晶温度随形变量而改变，当形变量为60时，其再结晶温度降为650冷变形奥氏体不锈钢再结晶退火温度为8501050，850则需保温3h，1050时 透烧即可，然后水冷。4.奥氏作不锈钢的热处理 奥氏体不锈钢常用的热处理工艺有：固溶处理、稳定化处理和去应力处理等。 （1）固溶处理。将钢加热到10501150后水淬，主要目的是使碳化物溶于奥氏体中，并将此状态保留到室温 ，这样钢的耐蚀性会有很大改善。如上所述，为了防止晶问腐蚀，通常采用固溶

5、化处理，使Cr23C6溶于奥氏体中，然后快速冷却。对于薄壁件可采用空冷 ，一般情况采用水冷。 （2）稳定化处理。一般是在固溶处理后进行，常用于含Ti、Nb的18-8钢，固处理后，将钢加热到850880保温后空冷 ，此时Cr的碳化物完全溶解，脱而钛的碳化物不完全溶解，且在冷却过程中充分析出，使碳不可能再形成格的碳化物，因而有效地消除了晶间腐蚀。 （3）去应力处理。去应力处理是消除钢在冷加工或焊接后的残余应力的热处理工艺一般加热到300350回火。对于不 含稳定化元素Ti、Nb的钢，加热温度不超过450t，以免析出铬的碳化物而引起晶间腐蚀。对于超低碳和合Ti、Nb不锈钢的冷加工件和焊接件，需在50

6、0950,加热 ，然后缓冷，消除应力（消除焊接应力取上限温度），可以减轻晶间腐蚀倾向并提高钢的应力腐蚀抗力。四、奥氏体-铁素体双相不锈钢 在奥氏作不锈钢的基础上，适当增加Cr含量并减少Ni含量，并与回溶化处理相配合，可获得具有奥氏体和铁素体的双相组织（ 含4060-铁素体）的不锈钢，典型钢号有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、OCr21Ni6Mo2Ti等。双相不锈钢与里氏体不锈钢相比有较好的焊接性，焊 后不需热处理，而且其晶间腐蚀、应力腐蚀倾向性也较小。但由于含Cr量高，易形成相，使用时应加以注意。不锈钢的晶间腐蚀:不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产

7、生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区(HAZ)、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀线腐蚀(KLA)。不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于1012%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的溶解度很小，约为0.02%0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C6等。数据表明，铬沿晶界扩散的活化能力162252KJ

8、/mol，而铬由晶粒内扩散活化能约540KJ/mol，即:铬由晶粒内扩散速度比铬沿晶界扩散速度小，内部的铬来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。 不锈钢的敏化及预防措施含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢（即不含钛或铌的0Cr18Ni9不锈钢），如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。这些钢在425-815之间加热时，或者缓慢冷却通过这个温度区间时，都会产生晶间腐蚀。这样

9、的热处理造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用），并且造成最邻近的区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。敏化作用也可出现在焊接时，在焊接热影响区造成其后的局部腐蚀。最通用的检查不锈钢敏感性的方法是65%硝酸腐蚀试验方法。试验时将钢试样放入沸腾的65%硝酸溶液中连续48h为一个周期，共5个周期，每个周期测定重量损失。一般规定，5个试验周期的平均腐蚀率应不大于0.05mm/月。奥氏体型不锈钢焊接结构的晶间腐蚀可用如下方法预防：使用低碳牌号00Cr19Ni10(304L)或00Cr17Ni14Mo2(316L)，或稳定的牌号0Cr18Ni11Ti(321,多见于欧洲)或0Cr18Ni11Nb(347,多见于美国).使用这些牌号不锈钢可防止焊接时碳化物沉淀出造成有害影响的数量。如果结构件小，能够在炉中进行热处理，则可在1040-1150进行热处理以溶解碳化铬，并且在425-815区间快速冷却以防止碳的沉淀