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晶間腐蝕是一種常見的局部腐蝕。腐蝕沿著金屬或臺(tái)金的晶粒邊界或它的臨近區(qū)域進(jìn)行,而晶粒本身腐蝕很輕微,這種腐蝕現(xiàn)象稱為晶間腐蝕。
晶間腐蝕使晶粒間的結(jié)合力大大消弱,降低材料的強(qiáng)度,嚴(yán)重時(shí)可使材料的機(jī)械強(qiáng)度完全喪失。這是一種危害性很大的局部腐蝕,陰極保護(hù)因?yàn)椴牧袭a(chǎn)生腐蝕后,外觀上沒有什么明顯變化,但強(qiáng)度已完全喪失,常造成設(shè)備的突然損壞。不銹鋼、鎳基臺(tái)金、鋁臺(tái)金、鎂合金等都是晶間腐蝕的敏感材料。這些材料在高溫條件下工作或焊接時(shí)都會(huì)引起晶間腐蝕。恒電位儀以晶間腐蝕為起源,在應(yīng)力和介質(zhì)的雙重作用下,可使不銹鋼、鋁臺(tái)金等誘發(fā)晶間應(yīng)力腐蝕,所以,晶間腐蝕有時(shí)是應(yīng)力腐蝕的先導(dǎo)。產(chǎn)生晶間腐蝕的原因是晶界物質(zhì)的物理化學(xué)狀態(tài)與晶界本身不同,測(cè)試樁因晶界能量高,刃型位錯(cuò)和空位聚集于晶界,溶質(zhì)原子、雜質(zhì)原子也容易在晶界偏析,產(chǎn)生晶界吸附,因而使晶界原子排列混亂且疏松。其次,晶界是新相形成的 佳場所,新相的形成往往造成某種或幾種臺(tái)金元素的貧化,使晶界區(qū)的耐蝕性下降。另外,有時(shí)新相本身就容易腐蝕,或新相在晶界的析出造成晶界的內(nèi)應(yīng)力較大。由于上述的物理化學(xué)特征,造成品粒和晶界在電化學(xué)上的不均勻性,如晶粒和晶界的平衡電位不同,極化性能(包括陽極和陰極的)不同,晶粒和晶界的這些差異,就使得晶粒和晶界具有不同的腐蝕速度。
根據(jù)晶間腐蝕的機(jī)理,可采用下列措施防止晶間腐蝕:
①重新固溶處理。例如把焊接件加熱至10500c~ liOOeC,使沉積的(F'e,Cr)23C6重新溶解,然后淬火防止其再次沉積。焊接應(yīng)快速進(jìn)行,焊后應(yīng)快冷,防止材料在敏化區(qū)停留。
②穩(wěn)定化處理。煉鋼時(shí)加入一些強(qiáng)碳化物形成元索,如鈦和鈮等。它們和碳的親和力大,能與碳首先生成穩(wěn)定的鈦、鈮碳化物,而且這些碳化物的固溶度又比(Fe,Cr)23C6小的多。在固溶溫度下幾乎不溶于奧氏體中,這樣,經(jīng)過敏化溫度區(qū)時(shí),(Fe,Cr)23C6不致于大量在晶界析出,在很大程度上消除了奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶界腐蝕的傾向。鈮和鈦的加入量,應(yīng)控制在碳含量的5倍一IO倍。為了使材料達(dá)到 大的穩(wěn)定度,還需進(jìn)行穩(wěn)定化處理。所謂穩(wěn)定化處理,就是將材料加熱到~定溫度,使其生成穩(wěn)定的化臺(tái)物,以避免不希望的新相析出。
③采用超低碳不銹鋼。實(shí)踐證明,如果奧氏體不銹鋼中碳含量低于0.03%時(shí),即使鋼在700℃時(shí)長時(shí)間退火,對(duì)晶間腐蝕不會(huì)產(chǎn)生敏感性。碳含量在0.02%一0.05c70的鋼稱為超低碳不銹鋼,但這種鋼的冶煉成本較高。
④采用雙相鋼。奧氏體不銹鋼易于加工,但易發(fā)生晶間腐蝕,鐵素體鋼具有良好的耐晶間腐蝕性,但加工性能差。若用奧氏體——鐵素體雙相鋼,就可取長補(bǔ)短,解決晶間應(yīng)力腐蝕。