金属材料晶间腐蚀介绍

摘要：

本文介绍了晶间腐蚀概念及产生条件，并总结了预防晶间腐蚀的措施。

关键词：

晶间腐蚀，晶粒腐蚀，晶间腐蚀试验。

1. 定义

晶间腐蚀，局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。

2. 简介

主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。而且腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化, 不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝合金和一些不锈钢、镍基合金中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工业的一个重大问题。

3. 不锈钢的晶间腐蚀

不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区(HAZ)、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀线腐蚀(KLA)。不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于10-12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的溶解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C6等。数据表明，铬沿晶界扩散的活化能力162～252KJ/mol，而铬由晶粒内扩散活化能约540KJ/mol，即:铬由晶粒内扩散速度比铬沿晶界扩散速度小，内部的铬来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。

4. 晶间腐蚀产生条件

4.1.晶粒和晶界区的组织不同，因而电化学性质存在显著差异。(内因)

4.2.晶粒和晶界的差异要在适当的环境下才能显露出来。(外因)

5. 预防措施

5.1.调整焊缝的化学成份，加入稳定化元素减少形成碳化铬的可能性，如加入钛或铌等；

5.2.减少焊缝中的含碳量，可以减少和避免形成铬的碳化物，从而降低形成晶界腐蚀的倾向，含碳量在0.04%以下，称为“超低碳”不锈钢，就可以避免铬的碳化物生成；

5.3.工艺措施，控制在危险温度区的停留时间，防止过热，快焊快冷，使碳来不及析出；

5.4.选用抗晶间腐蚀的合金，选择合适的热处理工艺，如铝合金过时效处理；

6. 相关试验标准

[1]GB/T 4334.（1～5）-2000不锈钢晶间腐蚀敏感性试验方法标准

[2]GB/T 15260-1994《镍合金晶间腐蚀敏感性试验方法标准》

[3]GB/T 21433-2008《不锈钢压力容器晶间腐蚀敏感性检验》

[4]GB/T 7998-2005 《铝合金晶间腐蚀测定方法》

[5]ASTM G28-02(2008) Standard Test Methods for Detecting Susceptibility to Intergranular Corrosion in Wrought, Nickel Rich, Chromium Bearing Alloys （中文名称：锻造高镍铬轴承合金晶间腐蚀敏感性的检查用标准试验方法）

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