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LNPU五、
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。
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六、
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？
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不锈钢焊接接头的晶间腐蚀实验
蒋应田
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一、
实验目的
一、观察与分析不锈钢焊接接头的显微 组织。 二、了解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。
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实验装置及实验材料
（一）C法电解浸蚀装置 （二）金相显微镜 （三）吹风机 （四） 腐蚀液稀释为10%的草酸（C2H4O4· 2O 2H 分析纯）水溶液1000ml （五） 实验材料1Cr18Ni9Ti(或1Cr18Ni9)钢手 弧焊或TIG焊试片40×20×1.5～3mm 6对 （六） 秒表 （七） 乙醇、丙酮、棉花、各号金相砂纸等。
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（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。
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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。
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三、
实验原理
1 焊接18-8型奥氏体不锈钢的接头产 生晶间腐蚀的类型及控制 18-8型不锈钢焊接接头出现三个部位的 晶间腐蚀现象，即，焊缝腐蚀区，刀状 腐蚀区，敏化腐蚀区。但在同一个接头 中不会出现这三种晶间腐蚀区，其取决 于钢的成分。
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1)
焊缝腐蚀区
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。
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四、
实验方法及步骤
根据国家标准GB1223-75试验晶间腐蚀倾向的方法共有五种，对于18-8钢主要采 用C法、T法和X法三种试验方法。 1、 C法 草酸电解浸蚀试验，又称草酸阳极腐蚀试验，试验装置如图1所示
A
图1草酸电解浸蚀实验示意图
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。
在焊接热影响区中峰值温度处于敏化温度区间的部 位所发生的腐蚀（敏化温度为450℃～850℃；实际区 为600℃～1000℃）。敏化区腐蚀只发生在不含Ti或Nb 的18-8不锈钢中。 防 治 措 施 ： ① 采 用 含 Ti 或 Nb 的 1 8 - 8 或 超 低 碳 00Cr18Ni11不锈钢。 ②在工艺方面，应尽可能减少热影 响取处于敏化温度区间的时间。 产生敏化腐蚀区后的处理措施：采用稳定化处理， 将处理件进行850～900℃短时加热后空冷。
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1、 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。
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防治措施
①采用超低碳不锈钢，含碳量希望小于0.06%。 ②在工艺上，尽量减小近缝区过热， 特别要避免在焊接过程中就产生“中温敏化” 的加热效果。 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”是焊接热循环中必 然形成的，因此只需要进行一次“中温敏化” 处理，就可根据GB1223-75标准进行晶间腐蚀 试验。
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。
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式中：S—腐蚀速度 ΔW—每周期试样失重。 A—试样表面积 d—试样密度
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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，见图b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，见图c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。
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（一）试验步骤
1、 试样制备 （1） 从同一钢板上取材，按表1要求制备试样。
试样尺寸 试样 数量 长 宽 厚
说明
母材
2
40～ 60
20
≤5
沿轧制方向选取
单条焊 缝
2
40～ 60
20
≤5
焊缝位于试样中部
交叉焊 缝
4
40～ 60
30
≤5
焊缝交叉点位于试样中部
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表1试样取样
焊缝腐蚀区主要与焊接材料有关，同时也受焊接工艺的影响。 （a） 防治措施：①控制焊缝金属化学成分，主要 是尽量降低含碳量和添加足够量的Ti和Nb。焊缝中Ti和Nb的量 应大于钢板的量 （b）控制焊缝的组织状态，使之含有适当数量的 一次铁素体δ（δ =5%为最宜，适宜量为4～12%）。 ً
δ 相的有利作用 ：⑴打乱单一奥氏体柱状晶的方向性，从而
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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。
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产生机理：
避免贫Cr层贯穿于晶粒之间构成腐蚀介质的集中通道。 ②δ 相富Cr，且Cr在δ 相中易扩散，碳化铬可优先在δ 相内部边 缘沉淀，并由于供Cr条件好，不会在奥氏体晶粒表层形成贫Cr层。
Байду номын сангаас
δ 相的害处 ：①σ 相脆化（一种硬脆而无磁性的金属间化
合物）。②δ 相选择性腐蚀。
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2)
敏化区腐蚀