晶間腐蝕是局部腐蝕的一種。沿著 金屬晶粒 間的分界面向內(nèi)部擴展的腐蝕。 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, 大大降低金屬的機械強度。 而且腐蝕發(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 , 不能經(jīng)受敲擊,所以是一種很危險的腐蝕。通常出現(xiàn)于黃銅、硬鋁合金和一些不銹鋼、 鎳基合金中。 不銹鋼焊縫的晶間腐蝕是化學(xué)工業(yè)的一個重大問題不銹鋼在腐蝕介質(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,即會沿晶界斷裂、強度幾乎完全消失, 這是不銹鋼的一種最危險的破壞形式。 晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在焊接接頭的熱影響區(qū) (HAZ)、焊縫或熔合線上,在熔合線上產(chǎn)生的晶間腐蝕又稱刀線腐蝕 (KLA)。 晶間腐蝕 不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質(zhì)量分數(shù)必須大于 10~12%。當(dāng)溫度升高時,碳在不銹鋼晶粒內(nèi)部的擴散速度大于鉻的擴散速度。 因為室溫時碳在奧氏體中的溶解度很小,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散,并和鉻化合,在晶間形成碳化鉻的化合物,如 (CrFe)23C6 等。數(shù)據(jù)表明,鉻沿晶界擴散的活化能力 162~252KJ/mol,而鉻由晶粒內(nèi)擴散活化能約 540KJ/mol,即: 鉻由晶粒內(nèi)擴散速度比鉻沿晶界擴散速度小, 內(nèi)部的鉻來不及向晶界擴散, 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)量分數(shù)低到小于 12%時,就形成所謂的 " 貧鉻區(qū) " , 在腐蝕介質(zhì)作用下, 貧鉻區(qū)就會失去耐腐蝕能力,而產(chǎn)生晶間腐蝕。
敏化
含碳量超過 0.03%的不穩(wěn)定的奧氏體型不銹鋼 ( 即不含鈦或鈮的0Cr18Ni9 不銹鋼 ) , 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, 或者緩慢冷卻通過這個溫度區(qū)間時,都會產(chǎn)生晶間偏析, 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)Ωg敏感。 敏化作用也
可出現(xiàn)在焊接時,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%硝酸腐蝕試驗方法。試驗時將鋼試樣放入沸騰的 65%硝酸溶液中連續(xù) 48h 為一個周期,共 5 個周期,每個周期測定重量損失。一般規(guī)定, 5 個試驗周期的平均腐蝕率
應(yīng)不大于 0.05mm/月。預(yù)防措施主要措施
防止晶間腐蝕的措施有 :
1 調(diào)整焊縫的化學(xué)成份,加入穩(wěn)定化元素減少形成碳化鉻的可能性,如加入鈦或鈮等。
2 減少焊縫中的含碳量, 可以減少和避免形成鉻的碳化物, 從而降低形成晶界腐蝕的傾向,含碳量在 0.04%以下,稱為 " 超低碳 " 不銹鋼,就可以避免鉻的碳化物生成。
3 工藝措施,控制在危險溫度區(qū)的停留時間,防止過熱,快焊快冷,使碳來不及析出。
奧氏體型不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)預(yù)防方法
①使用低碳牌號 00Cr19Ni10(304L) 或 00Cr17Ni14Mo2(316L), 或穩(wěn)定的牌號 0Cr18Ni11Ti(321, 多見于歐洲 ) 或 0Cr18Ni11Nb(347, 多見于美國). 使用這些牌號不銹鋼可防止焊接時碳化物沉淀出造成有害影響的數(shù)量。
②如果結(jié)構(gòu)件小,能夠在爐中進行熱處理,則可在 1040-1150℃進行熱處理以溶解碳化鉻,并且在 425- 815℃區(qū)間快速冷卻以防止碳的沉淀。 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, 碳化物或氧化物沉淀,金屬晶格應(yīng)變造成的, 焊接后進行 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。
防止或減緩晶間腐蝕的措施
a. 選用抗晶間腐蝕的合金 ;
b. 選擇合適的熱處理工藝,如鋁合金過時效處理 ;
c. 在確定焊接工藝, 鋁合金膠接及銑切工藝, 回避容易產(chǎn)生晶間腐蝕的溫度下處理。
晶間腐蝕指腐蝕主要發(fā)生在金屬材料的晶粒間界區(qū),沿著晶界發(fā)展,即晶界區(qū)溶解速度遠大于晶粒溶解速度。
條件
(1) 晶粒和晶界區(qū)的組織不同,因而電化學(xué)性質(zhì)存在顯著差異。 -- 內(nèi)因
(2) 晶粒和晶界的差異要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下才能顯露出來。 -- 外因
江蘇省無錫市錫山區(qū)華夏中路3號文華國際
Copyright ? 2017-2024 江蘇隱石實驗科技有限公司 All Rights Reserved 備案號:蘇ICP備2021030923號-2 蘇公網(wǎng)安備32020502001473 技術(shù)支持:迅誠科技