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304 不銹鋼的腐蝕

應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕是指零件在拉應(yīng)力和特定的化學(xué)介質(zhì)聯(lián)合作用下所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆性斷裂現(xiàn)象。

應(yīng)力腐蝕由殘余或外加應(yīng)力導(dǎo)致的應(yīng)變和腐蝕聯(lián)合作用產(chǎn)生的材料破壞過程。 應(yīng)力腐蝕導(dǎo)致材料的斷裂稱為應(yīng)力腐蝕斷裂。

它的發(fā)生一般有以下四個(gè)特征：一、一般存在拉應(yīng)力，但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)壓應(yīng)力有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。二、對(duì)于裂紋擴(kuò)展速率，應(yīng)力腐蝕存在臨界 KISCC ，即臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子要大于 KISCC ，裂紋才會(huì)擴(kuò)展。三、一般應(yīng)力腐蝕都屬于脆性斷裂。四、應(yīng)力腐蝕的裂紋擴(kuò)展速率一般為 10- 6～ 10-3 mm/min，而且存在孕育期，擴(kuò)展區(qū)和瞬段區(qū)三部分應(yīng)力腐蝕機(jī)理的機(jī)理一般認(rèn)為有陽極溶解和氫致開裂。

晶間腐蝕

說明 :局部腐蝕的一種。沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴(kuò)展的腐蝕。主要由于晶粒表面和內(nèi)部間化學(xué)成分的差異以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在。 晶間腐蝕破壞晶粒間的結(jié)合， 大大降低金屬的機(jī)械強(qiáng)度。 而且金屬表面往往仍是完好的，但不能經(jīng)受敲擊，所以是一種很危險(xiǎn)的腐蝕。通常出現(xiàn)于黃銅、硬鋁和一些含鉻的合金鋼中。不銹鋼焊縫的晶間腐蝕是化學(xué)工廠的一個(gè)重大問題。晶間腐蝕是沿著或緊靠金屬的晶界發(fā)生腐蝕。 腐蝕發(fā)生后金屬和合金的表面仍保持一定的金屬光澤， 看不出被破壞的跡象，但晶粒間結(jié)合力顯著減弱，力學(xué)性能惡化。不銹鋼、鎳基合金、鋁合金等材料都較易發(fā)生晶間腐蝕。

不銹鋼的晶間腐蝕 :

不銹鋼在腐蝕介質(zhì)作用下， 在晶粒之間產(chǎn)生的一種腐蝕現(xiàn)象稱為晶間腐蝕。 產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼， 當(dāng)受到應(yīng)力作用時(shí)，即會(huì)沿晶界斷裂、強(qiáng)度幾乎完全消失，這是不銹鋼的一種最危險(xiǎn)的破壞形式。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在焊接接頭的熱影響區(qū)、焊縫或熔合線上，在熔合線上產(chǎn)生的晶間腐蝕又稱刀狀腐蝕。不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須大于 12%。當(dāng)溫度升高時(shí)，碳在不銹鋼晶粒內(nèi)部的擴(kuò)散速度大于鉻的擴(kuò)散速度。因?yàn)槭覝貢r(shí)碳在奧氏體中的熔解度很小，約為 0.02%～0.03%，而一般奧氏體不銹鋼中的含碳量均超過此值， 故多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)散， 并和鉻化合， 在晶間形成碳化鉻的化合

物，如（ CrFe） 23C8 等。但是由于鉻的擴(kuò)散速度較小，來不及向晶界擴(kuò)散，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內(nèi)部， 而是來自晶界附近， 結(jié)果就使晶界附近的含鉻量大為減少， 當(dāng)晶界的鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低到小于 12%時(shí)，就形成所謂的“貧鉻區(qū)” ，在腐蝕介質(zhì)作用下，貧鉻區(qū)就會(huì)失去耐腐蝕能力，而產(chǎn)生晶間腐蝕。

不銹鋼的晶間腐蝕

含碳量超過 0.03%的不穩(wěn)定的奧氏體型不銹鋼（不含鈦或鈮的牌號(hào)） ，如果熱處理不當(dāng)則在某些環(huán)境中易產(chǎn)生晶間腐蝕。這些鋼在 425-815℃之間加熱時(shí)，或者緩慢冷卻通過這個(gè)溫度區(qū)間時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。這樣的熱處理造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用） ，并且造成最鄰近的區(qū)域鉻貧化使得這些區(qū)域?qū)Ωg敏感。敏化作用也可出現(xiàn)在焊接時(shí)，在焊接熱影響區(qū)造成其后的局部腐蝕。最通用的檢查不銹鋼敏感性的方法是 65%硝酸腐蝕試驗(yàn)方法。試驗(yàn)時(shí)將鋼試樣放入沸騰的 65%硝酸溶液中連續(xù) 48h 為一個(gè)周期，共 5 個(gè)周期，每個(gè)周期測(cè)定重量損失。一般規(guī)定， 5 個(gè)試驗(yàn)周期的平均腐蝕率應(yīng)不大于0.05mm/月。

奧氏體型不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)的晶間腐蝕可用如下方法預(yù)防：

①使用低碳牌號(hào) 00Cr19Ni10 或 00Cr17Ni14Mo2 ，或穩(wěn)定的牌號(hào) 0Cr18Ni11Ti 或 0Cr18Ni11Nb.使用這些牌號(hào)不銹鋼可防止焊接時(shí)碳化物沉淀出造成有害影響的數(shù)量。

②如果面品結(jié)構(gòu)件小，能夠在爐中進(jìn)行熱處理，則可在 1040-1150℃進(jìn)行熱處理以溶解碳化鉻，并且在425-815℃區(qū)間快速冷卻以防止瑞沉淀。焊接鐵素體不銹鋼在某些介質(zhì)中也可能出現(xiàn)晶間腐蝕。這是當(dāng)鋼從 925℃以上快速冷卻時(shí)，碳化物或氧化物沉淀， 金屬晶格應(yīng)變?cè)斐傻模?焊接后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理可消除應(yīng)力并恢復(fù)耐腐蝕性能。 在 1Cr17 不銹鋼中加入超過 8 倍碳含量的鈦，通?？蓽p少焊接鋼結(jié)構(gòu)在一些介質(zhì)中的晶間腐蝕。然而加入鈦在濃硝酸中不是有效的。

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