不銹鋼晶間腐蝕是不銹鋼在腐蝕介質(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)生晶間腐蝕的不銹鋼,當(dāng)受到應(yīng)力作用時(shí),即會(huì)沿晶界斷裂、強(qiáng)度幾乎*消失,這是不銹鋼的一種最危險(xiǎn)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)、焊縫或熔合線上,在熔合線上產(chǎn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)必須大于12%。當(dāng)溫度升高時(shí),碳在不銹鋼晶粒內(nèi)部的擴(kuò)散速度大于鉻的擴(kuò)散速度。因?yàn)槭覝貢r(shí)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(guò)此值,故多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)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(kuò)散速度較小,來(lái)不及向晶界擴(kuò)散,所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來(lái)自?shī)W氏體晶粒內(nèi)部,而是來(lái)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(shí),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(huì)失去耐腐蝕能力,而產(chǎn)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(yán)重,導(dǎo)致晶間腐蝕碳的臨界濃度為0.02%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。
2. 鉻:能提高不銹鋼耐晶間腐蝕的穩(wěn)定性。當(dāng)鉻含量較高時(shí),允許增加鋼中含碳量。例如,當(dāng)不銹鋼中鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從18%提高到22%時(shí),碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)允許從0.02%增加到0.06%
3. 鎳:增加不銹鋼晶間腐蝕敏感性??赡芘c鎳降低碳在奧氏體鋼中的溶解度有關(guān)。
4. 鈦、鈮:都是強(qiáng)碳化物生成元素,高溫時(shí)能形成穩(wěn)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(dāng)鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.03%以下時(shí),即使在700℃較長(zhǎng)時(shí)間回火也不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。
(2)加入固定碳的合金元素。對(duì)含Ti、Nb 元素的18-8不銹鋼,在高溫下使用時(shí),要經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理。即在常規(guī)的固溶處理后,還要在850-900℃保溫1-4 小時(shí),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(duì)含Ti、Nb 的不銹鋼還要進(jìn)行穩(wěn)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(shí),不產(chǎn)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