不锈钢的晶间腐蚀
一般的奥氏体或铁素体不锈钢都可能产生晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的部分,敲击时无金属声音,虽表面无变化但强度大为降低,有时轻击即可能破碎。所以使用不锈钢时,必须充分注意这种情况,预先采取防止措施。以下就其产生原因及防止方法分别做简要分析。
1、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀
奥氏体不锈钢在400~850℃之间加热或在该温度下缓慢冷却时,具有品间腐蚀倾向,以后在腐蚀性介质作用下就会产生晶间腐蚀。
某些奥氏体不锈钢的焊接设备,距焊缝3~5(毫米)的区域由于受焊接温度的影响,所以会产生晶腐蚀倾向。
奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的原因有不同的说法,比较公认的说法是“贫铬理论”认为:奥氏体不锈钢中碳的溶解度在淬火温度下为0.2%,在室温下为0.02~0.03%,因此奥氏体具有过饱和的碳,是一不够稳定的组织。当在400~850℃温度下,碳就以Cr7Cr3(CrFe)7C3等铬的碳化物形式析出,析出的碳化物中所含的铬量要比平均含铬量大得多。于此温度下,由于铬的扩散速度较碳慢,在一定加热时间内铬来不及从晶粒内部扩散到晶界,所以碳化物的析出使晶界附近消耗大量的铬,从而造成靠近晶界的一薄层固熔体极端缺铬。当晶界周边的铬含量降低到小于n/8定律的要求量,即钝化所需铬量的极限时,即缺铬部分将成为阳极,而析出碳化物和不缺铬的固溶体将称为阴极。因此在腐蚀介质中就形成了大阴极及小阳极的微电池,于是,晶粒周边发生严重的腐蚀,即晶间腐蚀。
为了避免产生晶间腐蚀,常采取下列措施:
(1)采用牌号为1Cr18Ni9Ti的不锈钢,即在1Cr18Ni9钢中加入少量的钛(不小于碳含量的5~8倍),钛能优先生成碳化钛(TiC),因此不会产生贫铬现象。此种钢有很好的焊接性,且在焊缝附近不会产生晶间腐蚀倾向。虽然它的价格稍贵一些,但用作焊接设备还是适宜的。
(2)对于已产生晶间腐蚀倾向的制件,可用重新加热至1100℃左右淬火的方法使析出的碳化物重新溶入固溶体,以消除贫铬现象。但此方法对大件处理较为困难。
2、铁素体不锈钢的晶间腐蚀
铁素体不锈钢产生晶间腐蚀倾向的条件与奥氏体不锈钢不同,它是在925℃以上急速冷却(例如水淬)时产生的。对焊件来说,晶间腐蚀倾向产生的部位也与奥氏体不锈钢不同,它不是产生在焊缝附近,而是产生在焊缝处。这是由于碳在铁素体中的溶解度极微,而且碳与铬在铁素体中的扩散速度较在奥氏体中为大,所以当铁素体不锈钢从高温快速冷却下来时,碳化物已充分析出,从而产生晶间腐蚀倾向。
虽然其晶间腐蚀倾向也是碳化物的析出引起的,但晶间腐蚀是否由于贫铬而造成,有不同意思是。更多的实验认为不是由于贫铬,而是由于碳化物在晶间析出所产生的内应力造成的。
避免这种晶间腐蚀的措施,可采取下列方法:即采用含钛(碳量的八倍以上)的不锈钢或进行650~815℃的短时间回火处理。
1、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀
奥氏体不锈钢在400~850℃之间加热或在该温度下缓慢冷却时,具有品间腐蚀倾向,以后在腐蚀性介质作用下就会产生晶间腐蚀。
某些奥氏体不锈钢的焊接设备,距焊缝3~5(毫米)的区域由于受焊接温度的影响,所以会产生晶腐蚀倾向。
奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的原因有不同的说法,比较公认的说法是“贫铬理论”认为:奥氏体不锈钢中碳的溶解度在淬火温度下为0.2%,在室温下为0.02~0.03%,因此奥氏体具有过饱和的碳,是一不够稳定的组织。当在400~850℃温度下,碳就以Cr7Cr3(CrFe)7C3等铬的碳化物形式析出,析出的碳化物中所含的铬量要比平均含铬量大得多。于此温度下,由于铬的扩散速度较碳慢,在一定加热时间内铬来不及从晶粒内部扩散到晶界,所以碳化物的析出使晶界附近消耗大量的铬,从而造成靠近晶界的一薄层固熔体极端缺铬。当晶界周边的铬含量降低到小于n/8定律的要求量,即钝化所需铬量的极限时,即缺铬部分将成为阳极,而析出碳化物和不缺铬的固溶体将称为阴极。因此在腐蚀介质中就形成了大阴极及小阳极的微电池,于是,晶粒周边发生严重的腐蚀,即晶间腐蚀。
为了避免产生晶间腐蚀,常采取下列措施:
(1)采用牌号为1Cr18Ni9Ti的不锈钢,即在1Cr18Ni9钢中加入少量的钛(不小于碳含量的5~8倍),钛能优先生成碳化钛(TiC),因此不会产生贫铬现象。此种钢有很好的焊接性,且在焊缝附近不会产生晶间腐蚀倾向。虽然它的价格稍贵一些,但用作焊接设备还是适宜的。
(2)对于已产生晶间腐蚀倾向的制件,可用重新加热至1100℃左右淬火的方法使析出的碳化物重新溶入固溶体,以消除贫铬现象。但此方法对大件处理较为困难。
2、铁素体不锈钢的晶间腐蚀
铁素体不锈钢产生晶间腐蚀倾向的条件与奥氏体不锈钢不同,它是在925℃以上急速冷却(例如水淬)时产生的。对焊件来说,晶间腐蚀倾向产生的部位也与奥氏体不锈钢不同,它不是产生在焊缝附近,而是产生在焊缝处。这是由于碳在铁素体中的溶解度极微,而且碳与铬在铁素体中的扩散速度较在奥氏体中为大,所以当铁素体不锈钢从高温快速冷却下来时,碳化物已充分析出,从而产生晶间腐蚀倾向。
虽然其晶间腐蚀倾向也是碳化物的析出引起的,但晶间腐蚀是否由于贫铬而造成,有不同意思是。更多的实验认为不是由于贫铬,而是由于碳化物在晶间析出所产生的内应力造成的。
避免这种晶间腐蚀的措施,可采取下列方法:即采用含钛(碳量的八倍以上)的不锈钢或进行650~815℃的短时间回火处理。
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