奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀
不锈钢晶间腐蚀问题
不锈钢晶间腐蚀问题晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。
这种腐蚀是在金属（合金）表面无任何变化的情况下，使晶粒间失去结合力，金属强度完全丧失，导致设备突发性破坏。
许多金属（合金）都具有晶间腐蚀倾向。
其中不锈钢、铝合金及含钼的镍基合金晶间腐蚀较为突出。
如有应力存在，由晶间腐蚀转变为沿晶应力腐蚀破坏。
贫化理论认为，晶间腐蚀是由于晶界析出新相，造成晶界附近某一成分的贫乏化。
如奥氏体不锈钢回火过程中（400-800℃）过饱和碳部分或全部以Cr23C6 形式在晶界析出，造成碳化物附近的碳与铬的浓度急剧下降，在晶界上形成贫铬区，贫铬区作为阳极而遭受腐蚀。
对于低碳和超低碳不锈钢来说，不存在碳化物在晶界析出引起贫铬的条件。
但一些实验表明，低碳，甚至超低碳不锈钢，特别是高铬、钼钢，在650-850℃受热时，在强氧化介质中，或其电位处于过钝化区时，也发生晶间腐蚀。
铁素体不锈钢在900℃以上高温区快冷（淬火或空冷）易产生晶间腐蚀。
即使极低碳、氮含量的超纯铁素体不锈钢也难免产生晶间腐蚀。
但在700-800℃重新加热可消除晶间腐蚀。
由此可见，铁素体不锈钢焊后在焊缝金属和熔合线处易产生晶间腐蚀。
18Cr-9Ni 钢在温度高于750℃时，不产生晶间腐蚀，而在600-700℃区间，晶间腐蚀倾向最严重。
当温度低于600℃时，需长时间才能产生晶间腐蚀倾向，温度低于450℃时基本不产生晶间腐蚀倾向。
检验某种钢材是否有晶间腐蚀倾向，一般采用敏化处理工艺。
钢材加热到晶间腐蚀最敏感的，恒温处理一定时间，这种处理工艺称为敏化处理，产生晶间腐蚀最敏感的温度叫敏化温度。
18-8 不锈钢最敏感温度为650-700℃，产生晶间腐蚀倾向所需要的最短时间为1-2小时。
不锈钢中，除了主要成分Cr、Ni、C 外，还含有Mo、Ti、Nb 等合金元素。
它们晶间腐蚀的作用如下：1．碳：奥氏体不锈钢中碳量越高，晶间腐蚀倾向越严重，导致晶间腐蚀碳的临界浓度为0.02%（质量分数）。
奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止
1引言随着“工业4.0”时代的到来，工业的发展步伐进一步加大，而不锈钢因其自身具有的耐腐蚀性、力学性能良好等特点被广泛应用于工业的生产加工中。
然而其在焊接的过程中，可能会出现焊缝晶间腐蚀的现象，影响了不锈钢的内部结构，从而对其性能也产生了影响。
因此，本文对奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止探讨，具有一定的研究价值和意义。
2晶间腐蚀的概念晶间腐蚀是一种发生在金属材料晶粒之间的腐蚀形式。
奥氏体不锈钢一旦产生了晶间腐蚀，在应力的作用情况下，这种腐蚀会逐渐向内部扩展，从而破坏奥氏体不锈钢的内部结构，影响其使用性能。
晶间腐蚀一般情况下在热影响区以及焊缝或者是熔合线上产生，而在熔合线上产生的晶间腐蚀又叫刃状腐蚀[1]。
3晶间腐蚀产生的原因分析对奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的过程分析如下：在奥氏体不锈钢焊缝处于室温下的状态时，其C元素在奥氏体内的溶解度很小，大约有0.02%~0.03%，并一般情况下的奥氏体不锈钢内含有的C含量不会超出0.02%~0.03%的范围，因此，对奥氏体不锈钢进行淬火处理能够保证材料的力学性能稳定。
但是在淬火过程中，奥氏体不锈钢材料长时间处于450~850℃的温度下，其C元素的扩散速度会加快，和Cr元素进行化学反应，生成碳化铬Gr23C6。
这种情况下使得奥氏体内晶界Cr元素含量越来越少，而当其含量小于12%时，就丧失了部分抗腐蚀能力，从而产生了晶间腐蚀现象。
总之，晶间腐蚀的产生就是由于Cr元素的缺失引起的。
4奥氏体不锈钢焊缝产生晶间腐蚀的影响因素4.1加热温度和加热时间的影响在影响奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀的众多因素中，加热的温度和解热的时间是其中的一个重要影响因素。
一般情况下，对于奥氏体来说，其产生晶间腐蚀的温度范围大概在450~ 850℃之间。
这主要是在温度低于450℃的时候，不会产生Gr23C6；而当温度高于850℃时，会使得Cr元素的扩散速度加快，不会出现“贫铬区”。
而在对奥氏体不锈钢进行焊接的过程中，焊缝的两侧区域是处于450~850℃温度之间的，容易引发晶间腐蚀现象。
不锈钢焊接接头的晶间腐蚀实验
3)
刀状腐蚀区：
产生的条件：①只出现于含Ti和Nb的18-8不锈钢接头中。 ②发生在近缝区的过热区中（加热超过1200℃） 产生的特征：①沿晶破坏，呈现深而窄的形状，类似刀口 形状。 ②腐蚀区宽度初期为3～5个晶粒，逐步扩展到1.0～1.5mm。
产生机理：
18-8Ti 不锈钢的供货状态一般为固溶处理状态（即一般经 1050 ～ 1150 ℃水淬固 溶）这时钢中少部分碳和很少量 Ti 溶入固溶体，大部分 C 与 Ti 结合成为 TiC（游 态）。原因是在1150℃以下时TiC在钢中的溶解度是不大的，而在固溶处理时， Cr23C6将可能全部溶入固溶体。 但是，在焊接时，温度超过1200℃的过热区中首先出现的变化是 TiC不断地分解 并且向奥氏体中溶解而形成固溶体。峰值温度越高，TiC的固溶量越多，这时， 在过热区中只有少量大块的 Ti(CN) 和 TiN 不能发生固溶。 TiC 高温分解后，分离 出来的碳原子将插入到奥氏体点阵间隙中，而Ti则占据奥氏体点阵节点的空穴位 置。随后冷却时，由于高温下碳原子极为活泼，比Ti的扩散能力强，碳原子将趋 向奥氏体晶粒周边扩散运动，Ti则来不及扩散而仍保留在奥氏体点阵节点上。因 此，碳将析集于晶界附近成为过饱和状态。 如果随后再经中温敏化加热时，碳原子可以优先已很快的速度向晶粒边界扩散， 是晶界更富集碳；而与此同时，Cr也以一定速度（比C扩散稍慢，比Ti扩散要 快），因此易于在晶界附近形成铬的碳化物M23C6的沉淀，致使靠近晶界的晶粒表 面出现一个贫铬层，使铬低于临界值12%。此时，奥氏体晶粒内由于含铬量高而 带正电位，晶界因铬的碳化物存在，而产生贫铬层带负电位，在腐蚀介质中带负 电位的贫铬层就会成为被消耗的阳极而遭受腐蚀。TiC固溶量越多的部位，M23C6 的沉淀量越大，相应地这个部位的晶间腐蚀倾向表现得越严重。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀试验
奥氏体不锈钢晶间腐蚀试验方法一、试验方法：奥氏体不锈钢10%草酸浸蚀试验方法试样在10%的草酸溶液中电解浸蚀后，在显微镜下观察浸蚀表面的金相组织。
二、试样1、取样及制备：1）焊接试样从与产品钢材相同而且焊接工艺也相同的试块上取样，试样应包括母材、热影响区以及焊接金属的表面；2）取样方法：原则上用锯切，如用剪切方法时应通过切削或研磨的方法除去剪切影响部分；3）试样被检查的表面应抛光，以便进行腐蚀和显微组织检验；2、试样的敏化处理1）敏化前和试验前试样用适当的溶剂或洗涤剂（非氯化物）除油并干燥；2）焊接试样直接以焊后状态进行试验。
对焊后还要经过350℃以上热加工的焊接件，试样在焊后还应进行敏化处理。
试样的敏化处理在研磨前进行，敏化处理制度为650℃，保温1小时，空冷。
三、试验方法1、试验溶液：将100克符合GB/T9854的优先级纯草酸溶解于900ml蒸馏水或去离子水中，配置成10%草酸溶液；2、实验仪器和设备：阴极为奥氏体不锈钢制成的钢杯或表面积足够大的钢片，阳极为试样，如用钢片作阴极时要采用适当形状的夹具，使试样保持于试验溶液中，浸蚀电路如图1所示。
1——不锈钢容器2——试样3——直流电源4——变阻器5——电流表6——开关图1 电解浸蚀装置图3、试验条件和步骤：1）把浸蚀试样作阴极，以不锈钢杯或不锈钢片作为阴极，倒入10%草酸溶液，接通电流。
阳极电流密度为1A/cm2，浸蚀时间为90s，浸蚀溶液温度为20℃~50℃。
2）试样浸蚀后，用流水洗净，干燥。
在金相显微镜下观察试样的全部浸蚀表面，放大倍数为200倍~500倍，根据表1、表2和图2~图8判定组织的类别。
3）每次试验使用新的溶液。
4、浸蚀组织的分类1）显示晶界形态浸蚀组织的分类见表1；2）显示凹坑形态浸蚀组织的分类见表2；3）一类阶梯组织和二类混合组织是可接受的组织，其余为不可接受组织。
5、试验报告：试验报告应包括以下内容：1）试验的名称及试验面积尺寸；2）电流密度；3）浸蚀时间和温度；4）浸蚀后的金相照片；5）判定结果。
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀及热处理
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀及热处理1. 奥氏体不锈钢晶间腐蚀原因及防止措施奥氏体不锈钢在450～850℃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。
通常钢中含碳量降至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）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+铁素体双相组织，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。
当含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45％～50％应力腐蚀倾向逐渐减小，直至消失。
防止奥氏体不锈钢应力腐蚀的最主要途径是加入Si 2％～4％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。
奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施
设备运维奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因及预防措施黄慧（柳州市特种设备检验所，广西柳州545006）摘要：奥氏体不锈钢压力容器由于出现晶间腐蚀情况，会使整个结构出现早期失效情况，不仅会对钢材的正常使用造成影响，还会导致出现生产事故，增加企业的经济损失，还会提升人力物力成本。
所以需要深入探索奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀的产生原因，并且按照不同原因提出针对性地预防处理措施，全面发挥出奥氏体不锈钢的性能，促进社会的发展。
关键词：奥氏体不锈钢；压力容器；晶间腐蚀；原因随着工业生产的快速发展，在现代石油行业，制药行业以及化工行业等均已广泛应用不锈钢制品，该类物品在国民经济发展中具有重要作用。
然而由于企业在使用不锈钢时没有正确认识该种材料，因此时常发生生产事故问题[1]。
由于奥氏体不锈钢压力容器所产生的晶间腐蚀会对该压力容器的运行安全性和稳定性造成极大影响，因此本文主要是探讨分析奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀原因，希望能够找寻到降低晶间腐蚀破坏影响的措施，从前期设计以及认知等方面入手，希望能够预防和处理奥氏体不锈钢压力容器晶间腐蚀问题，并且为相关人员起到参考性价值。
1奥氏体不锈钢的基本分析一般情况下，不锈钢是指暴露在空气中能够抵抗腐蚀的钢材料，按照钢材组织结构可以分为奥氏体不锈钢，奥氏体-铁素体不锈钢，铁素体不锈钢以及马氏体不锈钢；按照化学成分可以将不锈钢分为铬镍不锈钢和铬不锈钢。
其中应用最为普遍的是奥氏体不锈钢。
纯铁在常温条件下的存在形式为α-Fe，该存在形式晶格为体心立方结构，单位晶胞原子数为2，致密度为0.68。
纯铁在高温环境下晶体结构为γ-Fe，晶格为面心立方结构，单位晶胞原子数为4，致密度为0.74。
晶格以此为单位进行扩展，邻近晶格共用同一个原子，这样能够扩大为立体结构。
若材料由单晶格扩展形成，就属单晶，比如电子行业所使用的单晶硅[2]。
若材料是由多种晶格所共同发展，则属于多晶体，奥氏体不锈钢的晶间是两个独立晶格所相交的位置。
奥氏体不锈钢焊接时易形成晶间腐蚀的温度
一、奥氏体不锈钢的特性奥氏体不锈钢是一种在普通热处理状态下含有奥氏体组织（约为50-70）的不锈钢。
其具有良好的耐腐蚀性能和机械性能，广泛应用于化工、食品加工、医药等领域。
二、奥氏体不锈钢的焊接1. 焊接方法奥氏体不锈钢的焊接常用的方法有氩弧焊、氩弧钨焊、电渣焊等。
这些焊接方法能够有效地将不锈钢焊接在一起，保持其耐腐蚀性能。
2. 焊接温度和温度控制在焊接过程中，温度是一个关键因素。
奥氏体不锈钢焊接时易形成晶间腐蚀的温度范围在700°C至850°C之间。
在这一温度范围内，不锈钢的晶粒会发生晶间腐蚀，降低了其耐腐蚀性能。
三、晶间腐蚀的危害晶间腐蚀是一种在不锈钢中晶粒边界处发生的腐蚀现象，使得不锈钢的耐腐蚀性能大大降低。
一旦发生晶间腐蚀，不锈钢的使用寿命将大大缩短，甚至可能导致设备的损坏。
四、控制晶间腐蚀的方法1. 控制焊接温度在焊接过程中，控制好焊接温度是非常关键的。
避免超过700°C至850°C的温度范围，可以有效地降低不锈钢发生晶间腐蚀的可能性。
2. 选用合适的焊接材料合适的焊接材料对于控制晶间腐蚀也至关重要。
选择合适的焊接材料，可以提高不锈钢的抗腐蚀性能，减少晶间腐蚀的发生。
3. 精确控制焊接工艺精确控制焊接工艺，包括焊接速度、焊接电流、焊接时间等参数，可以有效地降低晶间腐蚀的风险，确保焊接后的不锈钢保持良好的耐腐蚀性能。
五、结论奥氏体不锈钢在焊接时易形成晶间腐蚀，严重影响其耐腐蚀性能。
为了控制晶间腐蚀的发生，需要在焊接过程中控制好焊接温度、选用合适的焊接材料，并且精确控制焊接工艺。
只有这样，才能确保焊接后的不锈钢保持良好的耐腐蚀性能，延长其使用寿命。
六、检测和监控晶间腐蚀1. 检测方法为了及时发现不锈钢中的晶间腐蚀现象，可以采用多种检测方法进行监控。
常用的方法包括金相显微镜检测、渗碳试验、电化学极化曲线等。
这些方法能够有效地检测出晶间腐蚀的存在，并及时采取措施进行修复。
简述奥氏体不锈钢降低晶间腐蚀倾向的措施。
简述奥氏体不锈钢降低晶间腐蚀倾向的措施
奥氏体不锈钢是一种常用的不锈钢材料，具有良好的机械性能和抗腐蚀性能。
然而，由于碳元素在奥氏体晶粒的晶界处形成铬碳化物，导致晶间腐蚀倾向增大。
为了降低奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向，需要采取以下措施：
1. 控制碳含量：降低奥氏体不锈钢中的碳含量可以有效减少晶界处的铬碳化物。
通常，将碳含量限制在0.03%以下可以显著降低晶间腐蚀倾向。
2. 添加稳定元素：添加稳定元素，如钛、钽或铌，可以与碳元素结合形成稳定的碳化物，减少铬碳化物的形成。
这些稳定元素可以将碳的溶解度降低至晶界处的铬碳化物形成的温度以下，从而抑制晶界的腐蚀倾向。
3. 低温退火处理：低温退火处理可以消除奥氏体不锈钢中的残余应力，并在晶界处重新分布碳和稳定元素，从而减少铬碳化物的形成。
低温退火温度通常在750-850℃之间。
4. 加工变形：通过加工变形，可以使奥氏体不锈钢中的晶粒变细，晶粒边界更均匀。
这样可以减少晶界的铬碳化物形成，从而降低晶间腐蚀倾向。
5. 控制铬含量：在适当的范围内控制奥氏体不锈钢中的铬含量，既可以提高其耐腐蚀性能，又可以减少晶界处的铬碳化物形成和晶间腐蚀倾向。
6. 添加其他合金元素：将其他合金元素添加到奥氏体不锈钢中，如钼、锌和镍等可以减少晶界的铬碳化物形成。
这些合金元素能够抑制晶界的腐蚀倾向，提高奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能。
降低奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向需要控制碳含量、添加稳定元素、进行低温退火处理、加工变形、控制铬含量以及添加其他合金元素等措施。
这些措施可以有效抑制铬碳化物的形成，提高奥氏体不锈钢的抗腐蚀性能。
奥氏体不锈钢的焊接特点及焊接工艺
奥氏体不锈钢的焊接特点及焊接工艺【摘要】奥氏不锈钢的焊接技术在我国得到了广泛的使用，其虽然有很多的优点，但仍还存在许多的缺点，本文将从奥氏体不锈钢的化学成分、组织和性能，奥氏体不锈钢焊接方法，奥氏体不锈钢焊接问题及解决措施等方面去了解在这方面内容。
【关键词】奥氏体，不锈钢，焊接工艺，焊接特点一、前言不锈钢是一种广泛使用的金属材料，而且不锈钢使用的前景也是十分广阔的，我们应该深入的了解不锈钢焊接的本质和实在意义，为下一步发展打下坚实的基础。
本文的简单介绍和深入理解将会给读者带来全新的和全方位的视角去看待奥氏不锈钢的优缺点。
二、奥氏体不锈钢的化学成分、组织和性能奥氏体不锈钢基本成分为18%Cr、8%Ni，简称18- 8 型不锈钢。
为了调整耐腐蚀性、力学性能、工艺性能和降低成本，在奥氏体不锈钢中还常加入Mn、Cu、N、Mo、Ti、Nb 等合金元素，以此在18- 8 型不锈钢基础上发展了许多新钢种。
奥氏体不锈钢具有良好的焊接性、低温韧性和无磁性等性能，其特点是含碳量低于0.1%，利用Cr、Ni 配合获得单相奥氏体组织，具有良好的冷变形能力、较高的耐蚀性和塑性，可以冷拔成很细的钢丝、冷拔成很薄的钢带或钢管。
与此同时，经过大量变形后，钢的强度大为提高，这是因为除了冷作硬化效果外，还叠加了形变诱发马氏体转变。
奥氏体不锈钢具有良好的抗均匀腐蚀能力，但在抗局部腐蚀方面仍存在一些问题。
奥氏体不锈钢焊接的主要问题是：焊接接头晶间腐蚀、焊接接头应力腐蚀开裂、焊接接头热裂等。
三、奥氏体不锈钢焊接方法奥氏体不锈钢的焊接方法有很多，例如手工焊、气体保护焊，埋弧焊、等离子焊等等。
最常用的焊接方法是手工焊（MMA），其次是金属极气体保护焊（MIG/MAG）和钨极惰性气体保护焊（TIG）。
本文以石油化工行业管道安装施工中最常用的手工电弧焊及钨极氩气保护焊为例，简单描述其焊接施工中的注意事项。
1.手工焊条电弧焊，是焊接厚度在2 mm 以上的奥氏体不锈钢板最常用的焊接方法。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀及防止
奥氏体不锈钢晶间腐蚀及防止1前言不锈钢按组织可分为铁素体不锈钢：如Crl7、 Cr17Ti、Cr28等，马氏体不锈钢：如2Cr13、3Crl3、 4Cr13等，奥氏体不锈钢：如0Crl8Ni9Ti、1Crl8Ni9Ti、 Crl8Nil2Mo2Ti三种。
由于奥氏体不锈钢含有较高的铬和镍．可形成致密的氧化膜且热强性高，故奥氏体不锈钢比其它不锈钢具有更优良的耐蚀性、塑性、高温性能和焊接性，因此奥氏体不锈钢在航空、化工和原子能等工业中得到日益广泛的应用。
但在生产过程是如果焊条选用或焊接工艺不正确时，会产生晶间腐蚀及焊接热裂纹。
2 晶间腐蚀的概念晶间腐蚀是产生在晶粒之间的一种腐蚀形式。
产生晶间腐蚀的不锈钢，受到应力作用时，晶间腐蚀由表面开始而逐渐向内部发展。
这种腐蚀对于承受重载零件危害很大，因为它不引起零件外形的任何变化而使品粒之间结合遭到破坏，严重降低其机械性能，强度几乎完令损失，往往使机械设备发生突然破坏，是不锈钢最危险的一种破坏形式。
晶间腐蚀可以分别产生在热影响区、焊缝或熔合线上。
在熔合线上产生的晶间腐蚀又叫刃状腐蚀。
3晶间腐蚀产生的原因现以18—8型奥氏体钢(例如1CrI8NI9)来说明晶问腐蚀产生的过程。
室温下碳元素在奥氏体的溶解度很小，约0．02-0．03％ (质量分数)，而一般奥氏体钢中含碳量均超过0．02-0．03％，因此只能在淬火状态下使碳固溶在奥氏体中，以保证钢材具有较高的化学稳定性。
但是这种淬火状态的奥氏体钢当加热到450～850~(2或在该温度下长期使用时，碳在奥氏体中的扩散速度大于铬在奥氏体中的扩散速图1晶间腐蚀度。
当奥氏体中含碳量超过它在窀温的溶解度(0．02-0．03％)后。
碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，析出碳化铬Gr23C6。
但收稿日期：2o03一o6一o4 是铬的原子半径较大，扩散速度较小，来不及向边界扩散，品界附近大量的铬和碳化合形成碳化铬，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，而是来自品界附近。
奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止研究
奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止研究奥氏体不锈钢是一种优质的不锈钢材料，广泛应用于许多领域，如食品加工、化学工业、医疗器械等。
然而，不锈钢焊接过程中，焊缝处容易出现晶间腐蚀问题，影响焊接质量和使用寿命。
因此，如何有效地控制奥氏体不锈钢焊缝的晶间腐蚀问题成为了广大工程技术人员关注的焦点。
1、奥氏体不锈钢焊接中的晶间腐蚀问题奥氏体不锈钢的腐蚀性能主要是由其组织和化学成分决定的。
在焊接过程中，高温和焊接热源会使合金的组织和物理化学性质发生变化，这种变化容易对不锈钢的耐蚀性产生负面影响。
奥氏体不锈钢中碳元素是在铬或镍的作用下形成碳化物的，焊接时高温状态下，部分的碳元素容易与铬、镍等元素结合，形成铬偏析现象。
这些元素的局部缺乏使焊接区域的抗蚀性下降，加速了晶间腐蚀的发生。
另外，焊接产生的热应力和残余应力也会使焊缝处变硬，容易导致晶间腐蚀的产生。
此外，污染物质和未去除的氧化物等也会对焊缝的质量产生负面影响。
2、奥氏体不锈钢焊缝晶间腐蚀问题的防止措施2.1 焊接材料的选择选择合适的焊接材料可以有效地减少奥氏体不锈钢焊缝的晶间腐蚀问题。
一般情况下，选用低碳化合物防止铬的偏析是最常用的方法。
同时，在选择填充材料时，应尽量选择合适的焊接材料，例如选用不同系列的不锈钢填充材料，以避免碳元素的偏析问题。
2.2 控制焊接温度和热源为了降低焊接时出现的晶间腐蚀问题，需要合理控制焊接温度和热源。
一般来说，降低焊接时的温度和焊接速度可以减少铬偏析的发生，从而有效地避免晶间腐蚀的产生。
如果必须进行高温焊接，可以采用预热和后热的方法，以减少焊接时的应力。
2.3 消除焊接中产生的应力焊接时要控制焊缝区域的变形和热应力。
一般来说，焊接时可以通过采取暖会降温的方法来控制热变形，改善奥氏体不锈钢的物理性质。
如果焊接区域出现变形，需要进行热处理或加工以减少或消除应力，从而降低晶间腐蚀的产生。
2.4 做好焊接前的清理工作在进行焊接工作之前，一定要将焊接区域彻底清洗干净，并清除所有的污染物质和氧化物。
奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀试验
三、晶间腐蚀试验方法 核电设计中常用的奥氏体不锈钢晶间腐蚀试验方法
标准号 试样尺寸 ASTM A262E GB/T4334 E RCC-M MC1300 5-13 厚 ,9-25 宽 , 最 小 80-100 长 ， 20mm 厚 ,3-4mm 长 × 宽 × 厚 75mm长 厚 70×10×4mm 试样数量： 3 个， 1 个参 考试样，1个焊后热处理 态试样(若产品需要焊后 热处理态 ) ， 1 个经敏化 处理后的试样； 675 650 700 1h 2h 加热至700±，加热时间 不 超 过 5min ， 保 温 30min 后 ， 缓 慢 随 炉 冷 却(60±/h)至后，空冷 将 硫 酸 铜 将 硫 酸 铜 质量百分比： 10% 结晶 (CuSO4· 5H2O) 溶 解 于 (CuSO4· 5H2O)(GB/T 665 分 硫酸铜， 10% 硫酸 ( 密度 700ml 蒸馏水中，再加 析纯 ) 溶解于 700ml 蒸馏水或 1.83)，80%蒸馏水 入100ml硫酸(比重1.84)， 去离子水中，再加入 100ml 用 蒸 馏 水 稀 释 至 纯硫酸(GB/T 625 优级)，用 1000ml( 质量百分比： 蒸 馏 水 或 去 离 子 水 稀 释 至 约 6% 无 水 硫 酸 铜 ， 1000ml 16%硫酸)
一、晶间腐蚀的机理 晶间腐蚀机理
1)晶间区偏析杂质或第二相选择性溶解理论 非敏化态晶间腐蚀机理主要是晶间区偏析杂质或第二相选 择性溶解理论。 该理论认为，偏析于晶界上的杂质元素(如P和Si)或沉淀析 出相(如σ相或亚显微的σ相)的选择性溶解是引起晶间腐蚀 的原因。 2)贫Cr理论 奥氏体不锈钢敏化态晶间腐蚀的机理主要是贫Cr理论。
二、晶间腐蚀的防止和消除 控制加热温度和时间
热处理对奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀的影响
【】张 受 禄 ， 诗 哲 ． 型 不 锈 钢 晶 问 腐蚀 敏 化 温 度 的研 究 ＩＩ ４ 宋 典 Ｊ．
中 国 腐 蚀 与 防 护 学 报 ， ０ ，６１：－． ２ ６２ （） ４ ０ １
３ 结束语
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热处理 对奥 氏体 不锈 钢焊接接头 晶问腐蚀 的影 响
Ｔ ｈｅ ｒ ａｔ ｏｎｓ ｐ ｂ ｗ ｅｅｎ ｔ ｅ ｔ ｕｃｔ ｅ ａｎ ｃｏｒ ｏｓ’ ｅｓｉ ａｎｃｅ ｏｆ ｓｔ ｎｌ ｅｌ ｉ ｈｉ ｅｔ ｈ ｓ ｒ ｕｒ ｄ ｒ ｉ ｏｎ ｒ ｓｔ ａｉ ｅｓｓ ｓ ｅｅｌ ｔ
材 料 的 耐 腐 蚀 性 就 越 差 。 表 ９ 据 也 出现 异 常 现 数
（ ）Ｂ － 经 热 处 理 ａ ０未
［３ １ 第３ 卷 １ ｏ ４
第４ 期
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象 ，如 Ｂ 的 晶粒 度 为 ｌ 级 ，而Ｂ 的晶粒 度 为 ５ ， １ ５ 级
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１２３ 电化学腐蚀实验 ．．
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Ｉ ｎ Ｍ
利 用ＨＤＶ一Ｃ晶体 管 恒 电位仪 ，在恒 电流条 件 ７ 下 ，形成 三 电 极 电解 池 ，在 腐 蚀介 质 为５ ａ Ｉ ％Ｎ Ｃ 溶
液 （ ｇ Ｃ ＋ ５ Ｈ２ 中测 定金 属 的 阳、 阴极 极 ５ Ｎａ ｌ９ ｍｌ ｏ）
图 １ 母 材 的
７ ．２ ｍＡ。如 果 不计 母 材 和 热影 响 区 的 影 响 ， 由 ６３ ９
奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀
奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀引言：奥氏体不锈钢是一种常用的材料，具有良好的耐腐蚀性能。
然而，在焊接过程中，奥氏体不锈钢的焊接接头容易出现晶间腐蚀问题，给使用带来了一定的风险。
本文将从晶间腐蚀的机制、影响因素以及预防措施等方面进行探讨。
一、晶间腐蚀的机制晶间腐蚀是指在奥氏体不锈钢焊接接头的晶界处发生的腐蚀现象。
其机制主要与以下两个因素有关：晶界偏析和敏化现象。
1. 晶界偏析奥氏体不锈钢的焊接接头处于高温状态下，元素在晶界处的偏析现象比较明显。
其中，铬元素的偏析是晶界腐蚀的主要原因之一。
晶界处富集了铬元素，使得晶界失去了原有的抗腐蚀能力，从而容易发生腐蚀。
2. 敏化现象奥氏体不锈钢在焊接过程中，由于高温作用，会导致晶界处的铬元素结合碳形成了铬碳化物。
这种反应被称为敏化现象。
铬碳化物的形成使得晶界失去了抗腐蚀的能力，容易受到腐蚀介质的侵蚀。
二、影响因素奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀受到多种因素的影响，主要包括以下几点：1. 焊接工艺参数焊接工艺参数的选择直接影响着晶间腐蚀的程度。
过高的焊接温度、过长的焊接时间以及过大的焊接电流都会加剧晶界偏析和敏化现象，增加晶间腐蚀的风险。
2. 焊接材料焊接材料的选择对晶间腐蚀也有很大的影响。
不同牌号的奥氏体不锈钢含有不同的化学成分，其晶间腐蚀的倾向也不同。
因此，在选择焊接材料时应根据具体的使用环境和要求进行合理的选择。
3. 焊接环境焊接环境中的腐蚀介质对晶间腐蚀的影响非常重要。
例如，酸性介质和氯化物等腐蚀性较强的介质会加速晶间腐蚀的发生。
因此，在特殊环境中进行焊接时，应特别注意晶间腐蚀的问题。
三、预防措施为了有效预防奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀问题，可以采取以下几种措施：1. 合理选择焊接材料在选择焊接材料时，应根据具体使用环境和要求选择耐腐蚀性能较好的奥氏体不锈钢。
避免使用容易发生晶间腐蚀的材料。
2. 控制焊接工艺参数合理选择焊接工艺参数，控制焊接温度、焊接时间和焊接电流等参数。
316L不锈钢焊缝抗晶间腐蚀性能评价
316L不锈钢焊缝抗晶间腐蚀性能评价1 基本概况受太阳宝公司委托，对两种316L不锈钢焊接接头的抗晶间腐蚀性能进行评价。
316L不锈钢作为一种奥氏体不锈钢，是镍基合金和钛的代用材料，广泛应用于石油、化工、化肥、纺织、造纸、医药、原子能、宇宙航行以及海洋开发等领域。
然而，不锈钢如果热处理不当或焊接过程不当，导致材料敏化，就会发生晶间腐蚀。
其在化工及核工业生产中由晶间腐蚀造成的设备损坏占相当大的比重。
统计数据表明，晶间腐蚀约占腐蚀损失的10.2%，加上由晶间腐蚀转变为沿晶应力腐蚀开裂的事例数就更多了。
因此，晶间腐蚀是不锈钢最危险的破坏形式之一。
2 试验评价方法和步骤按照GB/T4334.5-2000《不锈钢硫酸—硫酸铜腐蚀试验方法》，对原材料和焊接材料进行试验。
2.1 试样取样图1 取样位置示意图根据国标GB4334.5-2000要求，试样尺寸取长度80mm，宽20mm，厚度为4mm。
由于本文为单焊缝取样，故取样位置见图1。
图2为按国标要求所取下的试样。
焊缝区所取试样图2 所取的试样2.2 试验溶液将100g符合GB/T665的分析纯硫酸铜（CuSO4·5H2O）溶解于700mL蒸馏水中，再加入100mL符合GB/T625的优级纯硫酸，用蒸馏水稀释至1000mL，配成硫酸—硫酸铜溶液。
2.3 试验仪器和设备油浴锅，带回流冷凝器的磨口烧瓶，微量天平，量筒等。
2.4 试验条件和步骤试验前将试样去油并干燥，在烧瓶底部铺一层符合GB/T466的铜屑，然后放置试样，并保证试样之间互不接触。
往烧瓶中加配置好的试验溶液，溶液应高出试样30mm。
再将烧瓶放在加热装置上，通以冷却水，加热试验溶液，使之保持微沸状态，连续16小时。
试验装置如图3所示。
图3 试验装置整体图2.5 断口扫描电镜及金相分析图4 6#样微观形貌图5 8#样微观形貌在316L不锈钢晶间腐蚀试验中，用弯曲方法来评定晶间腐蚀的倾向性，是用适量的变形，加速晶间腐蚀裂纹的暴露，但前提是试样的变形率不应超过试样允许的塑性变形量。
不锈钢焊接接头晶间腐蚀性能浅究
不锈钢焊接接头晶间腐蚀性能浅究不锈钢材料是当前我们生产、生活中经常见到的一种材料，它具有很多优点，但这种不锈钢材料用于冷加工成形与进行焊接作业时，时常会对其实际抗腐蚀性能造成影响，若其抗腐蚀性能不强，很容易被腐蚀，影响到构建的稳定性，因此在成形与焊接不锈钢产品后，在焊后不进行热处理的情况下，要求母材与焊接头的抗腐蚀性能必须足够强，特别是抗晶间腐蚀性能。
为此必须掌握不锈钢焊接接头晶间腐蚀的检验方法，了解造成焊接接头晶间腐蚀的原因，并采取相关策略努力提高不锈钢焊件抗晶间腐蚀能力。
1 不锈钢焊接接头晶间腐蚀检验在氧化与弱氧化环境中晶间腐蚀经常会出现在奥氏体不锈钢中，一旦不锈钢件出现这种腐蚀，腐蚀会从不锈钢表面沿晶界深入内部，对不锈钢材料的实际机械强度会造成严重影响，出现晶间腐蚀的材料，稍受外力断裂现象就有可能沿晶界线发生，只观看材料表面很难判断出晶间腐蚀，晶间腐蚀有高危性的特点。
这就要求在用不锈钢材料制作设备时，母料与焊接接头的实际抗晶间腐蚀性能必须足够强。
为使焊接构件足够牢固，必须检查焊接接头的晶间腐蚀性。
在测定不锈钢对晶间腐蚀的敏感情况时，一般采用的是加速法。
这种方法主要是采用适当腐蚀剂，在一定条件下，加速选择性腐蚀晶间，找一个万能材料试验机，把试样放置于上面，弯曲材料然后再评定，我们用与介质接触的面作为检验面，借助高倍放大镜对弯曲试样处的表面进行观察，看有无晶间腐蚀引发的裂纹。
2 判别晶间腐蚀裂纹位于试样弯曲部位棱角处的裂纹以及无裂纹的滑移线、皱纹等以上情况不一定都是由于晶间腐蚀引发的裂纹，发生晶间腐蚀的试验，在实施冷弯曲操作时，其表面鳞状裂纹随处可见，对试样进行敲击金属声响不会出现，在很难评定的情况下，可借助金相法进行判断，在实施断面金相检查时，若发现局部腐蚀发生于晶界或其毗邻区域，晶粒脱落，沿晶界腐蚀推进，并且推进有一定均匀性。
这种沿晶界形成的腐蚀通常为晶间腐蚀。
3 焊接接头抗晶间腐蚀能力控制奥氏体不锈钢发生晶间腐蚀通常是由于晶界碳化铬发生沉淀析出造成的，不锈钢晶界区缺乏铬是晶间腐蚀的主要原因，因此可从控制不锈钢焊接处碳化铬的沉淀来防止发生晶间腐蚀，具体可从沉淀碳化铬的分量情况、部位以及形成沉淀物的动力方面进行考虑。
4.不锈钢焊接接头的晶间腐蚀实验091123
不锈钢焊接接头的晶间腐蚀实验一、实验目的1.掌握C法（晶间腐蚀倾向实验方法）和评定标准。
2.加深对晶间腐蚀机理的理解。
二、实验概述晶间腐蚀（IGA）是不锈钢主要局部腐蚀形式之一，评定晶间腐蚀倾向实验方法按国家标准（GB1223-75）进行。
此标准适用于奥氏体型和奥氏体-铁素体型的不锈钢评定晶间腐蚀倾向实验方法有C法、T法、L法、F 法和X法五种。
在上述方法中，C法（草酸电解浸蚀法）作为其他方法的筛选法，其余的方法为仲裁方法。
应当指出的是，上述各种评定方法，从性质上讲是在特定的介质条件下进行的加速腐蚀实验，用以相对地了解钢的抗晶间腐蚀性能，而不是直接判断各种不锈钢在实际环境中的情况。
本实验用C法评定不锈钢的晶间腐蚀倾向。
三、实验设备、仪器及材料用品直流电源、电流表、电阻器、烧杯、草酸溶液、金相显微镜、经热处理的不锈钢试样四、实验方法1.不锈钢试样热处理状态。
表5.1不锈钢试样热处理状态2.各种热处理工艺规范如下：固溶处理1050-1150℃/30min水冷敏化处理650℃/2-4h空冷稳定化处理850-950℃/2-4h空冷3.热处理后制作成金相试样（不腐蚀）。
四、实验装置1.实验溶液:10%草酸溶液。
2.操作条件：阳极电流密度1安/厘米2，电解1分钟，实验温度20-50℃。
3. 实验装置（见图4.1）五、操作步骤1.配制10%草酸溶液：把100克草酸溶于900毫升蒸馏水中。
用酒精或丙酮洗干净被检验试样表面，干燥后试样底面作为阳极，用另一块不锈钢作为阴极，如图5.1接好线路。
2.调整好电流密度，电解1分钟，取出试样用水冲洗后再用酒精清洗后吹干。
3.在400-500X金相显微镜下观察，评定晶间腐蚀倾向（评定方法及标准见附录）。
附录评定方法及标准将实验后的试样在400-500X金相显微镜下观察评定腐蚀级别。
如果在浸蚀部分观察到一个或两个以上的晶粒被腐蚀沟包围，即不能通过本实验，如果浸蚀部分只产生阶梯状组织或短小的腐蚀沟（不形成腐蚀沟对晶粒的包围），则认为通过本实验。
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀一．什么是晶间腐蚀Cr-Ni奥氏体为不锈钢的晶间腐蚀是在特定的腐蚀介质中材料的晶粒边界受到腐蚀使晶粒之间失去结合力，使这部位的强度，塑性丧失。
冷弯时出现裂纹，或脆断或晶粒脱落且落地无声的一种局部腐蚀现象。
使不锈钢产生晶间腐蚀使不锈钢产生晶间腐蚀的介质有:HNo3,H3PO4,H2So4,HF,HNo3+HF,HNo3+HAC,HNo3+No3盐,H2SO4+FeSo4等，为保证钢的质量，不锈钢钢材出厂前需要进行晶间腐蚀倾向检验。
二．铬—镍奥氏体不锈钢敏化态晶间腐蚀的原因：晶间腐蚀与晶界碳化物沉淀（析出）有关，将铬—镍不锈钢加热到高温（1000︿1150℃；随钢种而异）保温后快冷(水冷),此时铬-镍不锈钢中含碳量在0.02—0.03以上时.碳在钢中即处于过饱和状态,随后在不锈钢的加工及设备制造和使用过程中,若再经过450︿850℃的敏化温度加热(如焊接后使用,则钢中过饱和的碳以Cr23C6(M23C6)的形式优先晶介析出，使钢产生晶间腐蚀趋向。
碳化物在晶介析出，其中含70-75%铬，由于碳从晶内向晶介扩散速度较铬快，晶介碳化物形成时耗用的铬基本不是取晶内，而是吸取晶介附近上铬，从而使晶介的铬量降至钝化的极限量12％以下，而晶粒内仍保持18％左右，即具有足够钝化能力，这样，晶粒与晶界构成微电池，晶界为阴极，受到加速腐蚀，逐渐产生晶间腐蚀现象，低温敏化时，晶介析出和晶间腐蚀趋向一致，所以敏化温度达到650℃作为敏化温度，来检验晶间腐蚀倾向的原因，一般﹥730℃敏化碳化物呈孤立颗粒状析出，贫铬区不连续，晶间腐蚀趋向小，低于650℃敏化，碳化物连续呈片状析出，贫铬区连续晶间腐蚀趋向大，三产生晶间腐蚀倾向的影响因素及控制方法1.碳形成碳化物在晶介析出,一般C％控制0.025％,先进的AOD,Vod 精炼炉可提供大工业化规模生产C≤0.03超低碳不锈钢的能力,以避免晶间腐蚀产生2.铬,镍主要是对碳的活性的影响,钢中与碳结合力强的元素如铬钼降低碳的活性,而碳的活性与碳在奥氏体中溶解度成正比,因此铬钼必然降低碳的溶解度,所以敏化加热时碳化物的析出亦减少另外镍硅等元素不形成碳化物是提高碳的活度的元素,故增加晶间腐蚀的倾向性,可见,铬提高耐晶间腐蚀性能,镍改善热穿孔的毛管表面质量,但需要控制铬镍比即铬/镍＜1.72,使管坯铁素体量＜1.5级.提高镍降低铬,即降低铬镍比,就降低了耐晶间腐蚀的倾向,3钛为防止晶间腐蚀产生的办法,除降低碳含量之外,也可向钢中加入钛,因为钛和碳的亲和力比铬和碳的亲和力强,避免晶间析出铬的碳化物,造成晶介贫铬,使钢具有高的耐晶间腐蚀性能,即向钢中加入钛和铌,优先形成碳化钛和碳化铌,一般标准中控制钛含量为Ti=5(C-0.02) ︿0.8,钢中含钛量的增加往往造成成品和半成品的质量下降,唯一办法是降低钢的中碳和氮(最好控制在0.05︿0.06％)含量.四热处理工艺的影响为防止铬镍奥氏体不锈钢产生敏化态晶间腐蚀除成功控制根本条件外,必须正确有热处理工艺保证,为使钢中钛与碳充分形成TiC,热处理温度和时间起决定作用TiC在800℃时开始形成在900℃时形成数量最多,随后在温度升高TiC数量下降.所以采用稳定化处理即在保温2小时,空冷,使TiC在晶内充分析出,可以明显提高耐晶间腐蚀性能,为使缩短热处理时间,并使材料充分软化,尤其当碳钛含量较高时,为使力学性能达到标准要求,钢管多采用固溶修理工艺为1000℃︿1050℃,水冷,此时固溶的钛量较900℃时增加,为保证晶间腐蚀合格.必须相应提高Ti/C的值,含钛不锈钢标准中的上限温度≥1100℃应尽量避免采用尤其是钢中的Ti/C值偏低时.,晶间腐蚀不容易合格五．组织的影响5.1粗晶钢比细晶钢的晶间腐蚀倾向大,.因为在一定体积内粗晶钢的晶界可能较细晶少,在固溶敏化制度处理后(650℃2小时或670℃1小时.Cr23C6沉淀数量一定时粗晶的晶介碳化物密度比细晶大,使粗晶晶介贫铬的倾向增大,热处理温度过高,易形成粗晶,尤其采用电接触加热理时,凭目测往往会超温,造成晶粒粗大,晶间腐蚀不合格。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理及预防措施
１、引言随着现代工业的快速发展，不锈钢在现代机械生产加工中得到广泛应用。
通常不锈钢指空气中能够抵抗腐蚀的钢。
它有两种分类法：一种是按化学成分，分为铬不锈钢和铬镍不锈钢；另一种则按正火状态下钢的组织状态，分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和奥氏体—铁素体不锈钢等。
奥氏体不锈钢是目前应用最广的不锈钢：它以铬、镍为主要合金元素，因具有优良的耐蚀性、力学性能等综合性能，导致它在生产中需求快速地增长，并占据重要的地位。
奥氏体不锈钢化学成分类型有Ｃｒ１８％—Ｎｉ９％（１８—８型不锈钢）、Ｃｒ１８％—Ｎｉ１２％、Ｃｒ２３％—Ｎｉ１３％、Ｃｒ２５％—Ｎｉ２０％等。
常用的有１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ。
奥氏体不锈钢的焊接性从理论上讲，与铁素体、马氏体不锈钢相比，被认为是较好的，它不因温度变化发生相变，对氢脆不敏感，在焊态下接头也有较好的塑性和韧性。
但这并不意味着在所有的情况下该钢的焊接质量都能达到较高的使用要求。
在役的奥氏体不锈钢焊接结构中，焊后接头出现晶间腐蚀破坏的时有发生，这不仅影响了结构的正常使用和安全性，还给企业造成经奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理及预防措施黄一桓 福建省三明市机电技校 ３６５０００济损失。
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀问题归根结底是与其焊接性相关，然而人们往往对它的认识不足，对它焊接性能不甚了解，选用不当的焊接工艺，而产生晶间腐蚀缺陷，导致具有寿命优势的奥氏体不锈钢早期失效。
为此，本文将对铬镍奥氏体不锈钢晶间腐蚀缺陷的产生机理进行探讨，并据此开展预防不锈钢晶间腐蚀，提高耐蚀性的初步探讨。
２、晶间腐蚀的形成条件、机理典型的１８－８型不锈钢（１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ）一般是在固溶处理状态下使用，于常温下腐蚀介质中工作，它的耐蚀性能是基于钝化作用：奥氏体不锈钢含有较高的铬，铬易氧化形成致密的氧化膜，能提高钢的电极电位，因此具有良好的耐蚀性能。
当含铬量１８％、镍量８％时，能得到均匀的奥氏体组织，且含铬和镍量越高，奥氏体组织越稳定，耐蚀性能就越好，故通常没有晶间腐蚀现象。
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奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀
一、实验目的：
1、观察与分析奥氏体不锈钢焊接接头的显微组织。
2、了解奥氏体不锈钢焊接接头产生晶间腐蚀的机理及晶间腐蚀区显微组织特征。
二、实验装置及实验材料： 1、C 法电解浸蚀装置 2、金相显微镜
3、吹风机
4、腐蚀液稀释为10%的草酸（C2H4O4·2H2O 分析纯）水溶液1000ml
5、实验材料1Cr18Ni9Ti(或1Cr18Ni9)钢手弧焊或TIG 焊试片40×20×1.5～3mm 6对
6、A137焊条或A123焊条
7、秒表
8、乙醇、丙酮、棉花、各号金相砂纸等。
三、实验原理：
晶间腐蚀是沿晶粒边界发生的腐蚀现象 。
现以18—8型奥氐体不锈钢中最常用的含稳定元素的1Cr18Ni9Ti 钢为例 ，来讨论晶间腐蚀的问题。
1Cr18Ni9Ti 钢含0.02%C 和0.8%Ti 。
碳在室 温奥氏体中的最大溶解度低于0.03%，多余的碳则通过固熔处理与钛结合形成稳定的碳化物TiC 。
由于钛对碳的固定作用，避免了在晶界形成碳化铬，从而防止了晶间腐蚀的产生。
故1Cr18Ni9Ti 钢具有抗晶间腐蚀能力，一般不会产生晶间腐蚀现象。
然而在焊接接头中，情况有所不同。
奥氏体不锈钢的焊接接头，通常可分为以下几个区域(见图1)
(一)焊缝金属 主要为柱状树枝晶，是单 相奥氏体组织还
是δγ+双相组织，将取决于母材和填充金属的化学成分。
(二) 过热区 加热超过1200的近缝区，晶粒有明显的长大。
(三) 敏化区 加热 峰值温度在600—1000的区域，组织无明显变化。
对开不含稳定化元素的18—8钢，可能出现晶界碳化铬的析出。
产生贫铬层，有晶问腐蚀倾向。
(四)母材金属 对于含稳定化元素的18—8钢，如1Cr18Ni9Ti 钢，峰值温度超过1200的过热 区发生TiC 分解量愈大(图2-16)，从而使 稳定化作用大为减弱，甚至完全消失。
在随 后的冷却过程中，由于碳原子的体积很小，扩散能力比钛原子强，碳原子趋于向奥氏体晶界扩散迁移，而钛原子则来不及扩散仍保留在奥氏体点阵节点上。
因此，碳原子析集于晶界附近成为过饱和状态。
1—焊缝金属； 2—过热 区； 3—
敏化区；4母材金属 图1 奥氏体不锈钢焊
接接头各区示意图
当上述过热区再次受到600—800中温敏化加热或长期工作在上述温度范围时，碳原子优先以很快的速度向晶界扩散。
此时，铬原子的扩散速度虽比碳原子慢，但比钛原子快，且浓度也远比钛高，因而易于在晶界附近形成铬的碳化物(FeCr)23C6。
温度愈高，TiC分解后合金元素碳和铬的固溶量愈多，碳化物析出量愈大(图2)。
上述碳化物的铬、碳含量很高，但晶粒内部铬的扩散速度比碳的扩散速度慢，所以在形成铬的碳化物时，富集在晶界的碳，与晶粒表层的铬结合以后，晶粒中的铬不能及时均匀化，致使靠近晶界的晶粒表面一个薄层严重缺铬，铬的浓度低于临界值12%Cr(图3)。
此时，奥氏体晶粒内和晶界碳化物(图3中的1、2部分)由于含铬量高而带正电位，而贫铬层(图3中的3部分)由于含铬量低于12%而带我，负电位。
如果将这种具备电化学腐蚀条件的焊接接头放入腐蚀介质中，带负电位的贫铬层就会成为被消耗的阳极而遭受腐蚀。
这样，由于“高温过热”和“中温敏化”这两个依次进行的热作用过程，造成了含稳定化元素的18-8钢特殊的晶间腐蚀，这种腐蚀只发生在紧靠焊缝的过热区3—5个晶粒范围，在工件表面上较宽，向接头内部逐渐变窄，呈刀形，故又称“刀蚀”。
由此可见，“高温过热”和“中温敏化”是产生刀蚀的必要条件。
对于焊接接头，“高温过热”这一条件是由焊接热作用过程自然形成的，因此只需要进行一次“中温敏化”处理，就可根
图2 18—8钢热影响区碳化
物分布(a)敏化加热前；(b)敏化加热后。
1—奥氏体
晶粒；2—晶界处碳化物；3—贫铬层
图3 析出碳化物对晶界处铬浓度
的影响
图中不锈钢容器接电源的负极，若采用玻璃烧杯作容器，则负极端部接一厚度为1mm 左右的不锈钢薄板，并放置于杯底，腐蚀液采用10%的草酸水溶液。
该实验简单，方便迅速，一般不超过两分钟，但不如其他试验方法严格，常作为其他试验方法前的筛选试验方法（不适用于含钼钛的不锈钢耐酸钢），也可作为独立的无损试验。
2、T 法铜屑、硫酸铜和硫酸沸腾试验
该实验方法是将规定的试样放在加有铜屑的硫酸铜和硫酸的水溶液中沸腾24小时，然后弯曲成90度，用10倍放大镜观察，以不出现横向裂纹为合格，或在金相显微镜下观察，如发现晶界有明显的腐蚀痕迹，即为晶间腐蚀倾向。
3、X 法：硝酸沸腾试验
该实验方法是将试片放在65%沸腾硝酸中，每周期沸腾48小时，试验三个周期。
每周期试验后取出试样，刷洗干净干燥，称重。
然后按下式计算腐蚀速度，以其中最大者为准。
T 法和X 法分别为国际通用的B 法和E 法，试验条件严格，需要一定的专门装置，试验周期较长，因此一般常用C 法进行试验。
当用C 法试验评定认为有问题时，进一步作T 发或X 法试验，并以T 法和X 法试验结果为准。
对于18-8钢焊接接头，由于母材一般已经过晶间腐蚀试验评定合格，故可采用C 法与母材同时进行对比试验。
五、试验步骤 1、试样制备
（2）“中温敏化”处理，加热至650~700℃，保温1~2小时。
（3）用砂轮或锉刀将试片进行表面加工，去掉棱角。
（4）按金相试片要求，用各号砂纸将试样检验表面磨平磨光，并用水冲洗干净。
（5）抛光试样表面，表面粗糙度不低于▽10，用水冲净，再用棉花酒精或丙酮擦净检验表面，吹干。
（6）将试样检验表面浸入10%草酸溶液，将试件接电源“+”端，同时接通电路。
电流密度按试样检验表面积计算，为1A/cm2,试验溶液温度为20～50℃，试验时间为1.5～2min 。
（7）取出试样用水冲洗净，用酒精或丙酮擦净检验表面，吹干。
2、观察与评定
（1）用金相显微镜观察浸蚀表面，放大倍数为150～500倍。
（2）焊接试样的浸蚀组织分为三级：
一级：近缝区及母材晶界清晰，无腐蚀沟，晶粒间呈台阶状，焊缝金属铁素体被显现，如图
d
A W
S ∙∆⨯=0182
5(a)所示。
二级：近缝区或母材晶界有不连续腐蚀沟，晶界局部变宽，或焊缝金属铁素体被腐蚀，如图5(b)所示。
三级：近缝区或母材晶界有连续腐蚀沟，个别晶粒的晶界被腐蚀沟完全包围，或焊缝金属铁素体严重腐蚀。
有试验条件时，可将二级和三级试样按T 法进行试验以进行比较。
六、试验结果的整理与分析
（一）根据金像观察画出焊接接头显微组织示意图。
（二）分析焊接接头各区域显微组织特征。
（三）焊接接头试样产生晶间腐蚀的部位，宽度，组织特征及评定。
（四）分析该焊接接头试样产生晶间腐蚀的原因。
七、思考题
（一）1Cr18Ni9钢和1Cr18Ni9Ti 钢在焊接接头产生晶间腐蚀的机理上有何区别？ （二）在晶间腐蚀试验中，敏化处理的作用是什么？ 八、对实验报告的要求
1．明确实验目的；实验原理；实验方法及步骤； 2．认真完成试验结果的整理与分析。
（a ）
(b)
图5 1Cr18Ni9Ti 钢TIG 焊熔全区附近显微组织 200
(a) 未敏化处理； （b ） 焊后670°C 保温一小时炉冷。