不銹鋼晶間腐蝕的產生機理

不銹鋼晶間腐蝕的產生機理

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域發展， 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合力大大削弱。嚴重的晶間腐蝕，可使金屬失去強度和延展性，在正常載荷下碎裂。現代晶間腐蝕理論， 主要有貧鉻理論和晶界雜質選擇溶解理論。

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中之所以產生晶間腐蝕， 多半是由于加工或使用時受熱不當引起的。所謂受熱不當是指鋼受熱或緩慢冷卻通過450～850 ℃溫度區， 鋼就會對晶間腐蝕產生敏感性。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 %。所以經固溶處理的鋼，碳是過飽和的。

當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， 因而鈍態受到破壞， 晶界附近區域電位下降， 而晶粒本身仍維持鈍態， 電位較高， 晶粒與晶界構成活態———鈍態微電偶電池， 電池具有大陰極小陽極的面積比，這樣就導致晶界區的腐蝕。

引起晶間腐蝕介質的環境

引起常用奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的介質， 主要有兩類。一類是氧化性或弱氧化性介質，一類是強氧化性介質，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環境。

3. 1 常見引起奧氏體不銹鋼晶間腐蝕介質

在G. A. Nelson 編制的“腐蝕數據圖表”中列出了常見的引起奧氏體不銹鋼產生晶間腐蝕的介質：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， *+ 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境時，應按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符合下列規定：

（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不大于0. 6g/ m2 h （或相當于0. 6mm/a） 。試樣狀態可為使用狀態或敏化狀態。

（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》， 平均腐蝕率應不大于1. 1g/m2 h 。

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