晶间腐蚀

晶间腐蚀

1.产生条件：

①金属或合金中含有杂质，或者有第二相沿晶界析出。

②晶界与晶粒内化学成分的差异，在适宜的介质中形成腐蚀的电池。

③有特定的介质存在。

2.机理

现代晶间腐蚀理论，主要有贫化理论、晶间б相析出理论和晶界吸附理论。

①贫化理论

该理论认为，晶间腐蚀是由于晶界析出第二相，造成晶界某一成分的贫乏化。以奥氏体不锈钢为例，因晶界析出Cr23C6，造成晶界贫铬。（如图1）

由于晶界钝态受到破坏，在晶界析出的碳化铬周围贫铬区成为活化的阳极区，而碳化铬和晶粒处于钝态而成为钝化的阴极区，在腐蚀介质中构成活化—钝化微电池。该电池具有大阴极—小阳极的面积比，加速了晶界区的腐蚀。

②晶间б相析出理论

对于低碳和超低碳钢，已不存在因碳化物在晶界析出引起贫铬条件。可是超低碳不锈钢，特别是含高Cr（﹥20%）、含Mo不锈钢，在650～850℃内热处理，易引起б相（FeCr金属间化合物）在晶间沉淀析出而产生晶间腐蚀。

④晶界吸附理论

实验表明，当固溶体中P达到100ppm或Si为1000～2000ppm时，它们在高温区会被晶界吸附，并偏析在晶界上。这些杂质在强氧化剂介质作用下便发生溶解，导致晶界选择性的晶间腐蚀。

3.影响因素

①腐蚀介质。在酸性介质中，不锈钢产生晶间腐蚀比较严重。

②温度。由于450～850 ℃为敏化温度，所以在加热过程特别是在焊接时，应

尽量避免敏化温度区。图2为不锈钢TTS（时间—温度—敏化）曲线。

图2 不锈钢TTS（时间—温度—敏化）曲线

③冷却速度。不锈钢在加热或冷却过程中，在敏化温度区停留时间越短，发生晶间腐蚀的几率越小。

④含碳量的影响。碳元素对不锈钢的晶间腐蚀起着关键性的作用。当碳含量较小时，就没有足够的碳析出与铬结合。当碳含量高于0.08wt％时，析出的碳逐渐增多，在晶界处形成的碳化铬也随之增加，从而就产生了贫铬区，造成了晶间腐蚀。

⑤组织结构的影响。在奥氏体不锈钢的相结构中，如果仅仅是单相奥氏体时，抗晶间腐蚀性能较差。奥氏体－铁素体的双相组织抗晶间腐蚀的能力较好。（如图3）⑼

图3 双向组织对抗晶间腐蚀的影响

⑥合金元素的影响。添加一些与碳结合能力大于铬的元素就可以提高抗晶间腐

蚀的能力。

4.控制方法

①降低或消除有害杂质。

②加入稳定化元素（如Ti、Nb）或晶界吸附元素（如B）。

③适当的热处理工艺。避免在敏化温度、时间内停留。

④采用双相钢，如在奥氏体中有10～20%的铁素体的刚。

5．举例

世界各国核电站的沸水反应堆陆续在l8%Cr、8%Ni不锈钢管道的焊缝处发生裂纹，便是由于晶间腐蚀。不锈钢在焊接时，相对于焊接热影响的母材再一次加热，在熔合线附近有严重的晶间腐蚀，分为焊缝腐蚀和刀线腐蚀。