18 - 8型奧氏體不銹鋼是工業(yè)中應(yīng)用最廣的不銹鋼之一 ,在常溫和低溫下有良好的韌型、塑性、焊接性抗腐蝕性及無磁性,也有抗化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的能力,廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金機械航空.航海、儀器儀表、家用電器和五金制造等行業(yè).晶間腐蝕(IGC)[141是18-8型奧氏體不銹鋼常發(fā)生的一種局部腐蝕.不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕時,金屬外形幾乎不發(fā)生任何變化,但是晶粒間的結(jié)合力卻有所下降,使鋼的強度、塑性和韌性急劇降低;如果遇有內(nèi)外應(yīng)力的作用,輕者稍經(jīng)彎曲便可產(chǎn)生裂紋,重者敲擊即可碎成粉末.晶間腐蝕不易檢測,常造成設(shè)備的突然破壞,危害性極大.據(jù)統(tǒng)計,這類腐蝕約占總腐蝕類型的10.2%[5.01.另外,晶間腐蝕常常會加快均勻腐蝕.因此,分析奧氏體不銹鋼晶問腐蝕的原因，采取相應(yīng)措施避免晶間腐蝕的發(fā)生具有重要的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)意義。

1、晶間腐蝕機理

晶間腐蝕的機理”-101,主要有“貧Cr理論”和“晶間區(qū)偏析雜質(zhì)或第二相選擇性溶解理論”等.“貧Cr理論"認(rèn)為,奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕是由于晶界區(qū)的貧鉻所引起的.C在奧氏體中的飽和溶解度<0.02% ,不銹鋼的C含量一般都高于這一數(shù)值.當(dāng)不銹鋼從固溶溫度開始冷卻時,C處于過飽和狀態(tài)敏化處理時,C和Cr形成碳化物(主要為(Cr,Fe)2C。型)在晶界析出.由于(Cr,Fe)zC。中Cr含量很高,而Cr在奧氏體中擴散速率卻很低,導(dǎo)致奧氏體中Cr含量低于12mas%,那么在晶界兩側(cè)便形成了貧Cr區(qū),即晶界區(qū)和晶粒本體有了明顯的差異.晶粒與晶界構(gòu)成活態(tài)-鈍態(tài)的微電偶結(jié)構(gòu),從而形成晶界腐蝕.用透射電鏡薄膜技術(shù)可直接觀察到貧Cr區(qū),并測定貧Cr區(qū)的寬度和貧化程度.另外,支持貧Cr理論的有利證據(jù)，是利用陽極極化曲線間接測出電流密度,不銹鋼隨Gr含量的降低,其臨界電流密度和鈍化電流密度也相應(yīng)增加。

不銹鋼在強氧化性介質(zhì)中也會發(fā)生晶間腐蝕,但不發(fā)生在經(jīng)過敏化處理11,12]1的不銹鋼，而是發(fā)生在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上.對于這類晶間腐蝕顯然不能用貧Cr理論來解釋,可用品界區(qū)選擇性溶解理論來解釋.當(dāng)晶界上析出了σ相(FeCr金屬間化合物) ,或是有雜質(zhì)(如P、Si )偏析,在強氧化性介質(zhì)中便會發(fā)生選擇性溶解,以致發(fā)生晶間腐蝕.而敏化加熱時析出的碳化物有可能使雜質(zhì)不富集或者程度減輕,從而消除或減少晶間腐蝕傾向?qū)τ?ldquo;晶界雜質(zhì)選擇性溶解理論”有力的證據(jù)是,用俄歇電子能譜儀( AES)可以檢測到晶界區(qū)存在P .Si,而晶體內(nèi)卻檢測不到P、Si ,表明晶體內(nèi)和晶界存在濃度差異。

另外,晶間腐蝕的機理還有“晶界吸附理論"、“亞穩(wěn)沉淀相理論”等。這些理論彼此并不矛盾,互為補充晶間腐蝕機理的研究十分重要,應(yīng)充分應(yīng)用現(xiàn)代檢測技術(shù)13,141，研究晶間原子結(jié)構(gòu)的改變、斷口形貌、化學(xué)成分的變化、腐蝕過程、腐蝕產(chǎn)物的成分以及晶界合金元素的相互影響等,進(jìn)一步解釋晶間腐蝕現(xiàn)象。

2、不銹鋼晶間腐蝕的影響因素

不管是作為雜質(zhì)元素還是作為合金的添加元素,晶間腐蝕主要取決于其在晶界的濃度和分布.--般在晶間腐蝕區(qū)域的Si含量不超過晶粒本身的2 ~ 3倍. Kasparovalxl.認(rèn)為,在沸騰的65% HNO3溶液中,含0.07 mass%C和3.3 mass% Si的X20H20鋼,Si和C相互促進(jìn),形成CrxC。型的含Si碳化鉻,促進(jìn)晶間腐蝕的發(fā)生。

不銹鋼中加入Ti、 Nb23s.0等元素時,它們與C結(jié)合能力比Cr強，能夠與C結(jié)合生成穩(wěn)定的碳化物,可以避免在奧氏體中形成貧Cr區(qū),這些元素稱為穩(wěn)定劑.同時,Ti和Nb還是形成鐵素體的元素,會促進(jìn)雙相組織的形成.故通過添加這些元素可以減少晶間腐蝕的產(chǎn)生.但需要注意的是,在強氧化性介質(zhì)(如硝酸)條件下,添加Ti元素反而有害,因為生成的TIC易被溶解.另外,不銹鋼在冶煉的過程中應(yīng)減少有害雜質(zhì)S、P等,因為它們作為雜質(zhì)元素易形成第二相,發(fā)生選擇性腐蝕。

3、晶間腐蝕評定

不銹鋼晶間腐蝕敏感性的測試方法136-381有GB4334122- 84“Fez (S04)3 - HS04腐蝕試驗”、CB43342-84“65%HNO,腐蝕試驗”、CB4334-2003“不銹鋼10%草酸浸蝕實驗方法"以及EPR( electrochemical potentiokinetie reactivation) 法等EPR法是通過測量并分析試樣在特定電解液中的再活化極化曲線來評定材料的晶間腐蝕敏感性的。用電化學(xué)再活化法研究了不銹鋼晶間腐蝕敏感性,并與傳統(tǒng)方法的測量結(jié)果進(jìn)行比較。用電化學(xué)動電位再活化法與草酸浸蝕法研究1Cr18Ni9Ti 不銹鋼的晶間腐蝕敏感性，并對動電位再活化法用于評價不銹鋼晶間腐蝕敏感性的各種判據(jù)進(jìn)行了綜合分析.結(jié)果指出,各種判據(jù)與材料的敏化程度有良好的對應(yīng)關(guān)系,并且可以靈敏定量地反映低敏化材料的晶間腐蝕敏感性的變化。用光電化學(xué)微區(qū)成像技術(shù)和共振拉曼光譜方法,評價敏化不銹鋼的晶間腐敏感性,指出1Cr18Ni9Ti敏化時間較長時,具有較大的晶間腐敏感性. Fe2(S04); - H2S0,腐蝕試驗和HNO,腐蝕試驗周期較長,但草酸腐蝕法檢測晶間腐蝕既快速又靈敏,其中電化學(xué)再活化法是目前測量不銹鋼晶間腐蝕敏感性大小的一種準(zhǔn)確迅速的理想檢測手段。

4、結(jié)束語

奧氏體不銹鋼晶問腐蝕的機理主要有“貧Cr理論”和“晶界雜質(zhì)選擇性溶解理論”.在工程的實際應(yīng)用過程中,往往同時存在兩種或兩種以上的腐蝕機理,其中貧Cr所引起的晶間腐蝕現(xiàn)象最為普遍.鋼的化學(xué)成分以及熱處理工藝可決定是否引起晶間腐蝕和腐蝕的程度,其中C含量是影響奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的最主要因素,其敏感性隨C含量的增加遞增,不銹鋼中的C含量<0.03%,其晶間腐蝕敏感性大大降低.改變鋼的化學(xué)成分和熱處理工藝是控制:奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的主要的、最有效的措施。實踐表明，合適的固溶處理穩(wěn)定化處理、降低C及雜質(zhì)元素(如Si、P和N)在奧氏體不銹鋼晶界的含量、加入穩(wěn)定劑(如Ti和Nb)消除或防止熱加工或冷加工過程中對材料的影響等,都是降低晶間腐蝕敏感性和防止晶間腐蝕的有效措施。