晶間腐蝕，金屬材料的頭號大敵

不少研究金屬工藝的朋友們都聽過“晶間腐蝕”。何為“晶間腐蝕”呢？顧名思義，即是沿著金屬晶粒間的分界面產(chǎn)生的腐蝕，屬于金屬的一種局部腐蝕現(xiàn)象。其根本原因是由于各晶粒之間的接觸面和晶粒內(nèi)部間物質(zhì)成分的不同，或是晶粒之間的雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在。

晶間腐蝕破壞各個晶粒之間的結(jié)合，金屬或合金產(chǎn)生腐蝕后，表面上看不出被破壞的跡象，其表面仍保持一定的金屬光澤，而實際上晶粒間結(jié)合力顯著減弱，力學(xué)性能惡化,金屬的機(jī)械強(qiáng)度大打折扣，一旦經(jīng)受沖擊就很容易被破壞，是一種很危險的腐蝕破壞現(xiàn)象。

晶間腐蝕常見于奧氏體不銹鋼，腐蝕沿著不銹鋼晶粒邊界或它的臨近區(qū)域發(fā)展，使晶粒間的結(jié)合力大大削弱。一旦晶間腐蝕嚴(yán)重，當(dāng)不銹鋼受到應(yīng)力作用時，即會沿晶界斷裂、強(qiáng)度幾乎完全消失。現(xiàn)代晶間腐蝕理論， 主要有貧鉻理論和晶界雜質(zhì)選擇溶解理論。

貧鉻理論

貧鉻理論是指奧氏體不銹鋼由于加工或使用時受熱不當(dāng)使得其在氧化性或弱氧化性介質(zhì)中產(chǎn)生晶間腐蝕。所謂受熱不當(dāng)是指鋼受熱或緩慢冷卻通過450～850 ℃溫度區(qū)， 鋼就會對晶間腐蝕產(chǎn)生敏感性。 當(dāng)鋼無論是加熱或冷卻通過450～850 ℃時，碳便可形成（ Fe 、Cr） 23C6 從奧氏體中析出而分布在晶界上。（ Fe 、Cr） 23C6 的含鉻量比奧氏體基體的含鉻量高很多， 它的析出消耗了晶界附近大量的鉻， 而消耗的鉻不能及時從晶粒中通過擴(kuò)散得到補(bǔ)充， 因為鉻的擴(kuò)散速度很慢， 結(jié)果晶界附近的含鉻量低于正常值 ,形成貧鉻區(qū)， 晶界附近區(qū)域電位下降， 與晶粒本身形成電位差， 晶粒與晶界構(gòu)成活態(tài)—鈍態(tài)微電偶電池，這樣就導(dǎo)致晶界區(qū)的腐蝕。

晶界雜質(zhì)選擇溶解理論

奧氏體不銹鋼在強(qiáng)氧化性介質(zhì)（如濃硝酸） 中也能產(chǎn)生晶間腐蝕， 但腐蝕情況和在氧化性或弱氧化性介質(zhì)中的情況不同。通常發(fā)生在經(jīng)過固溶處理的鋼上，經(jīng)過敏化處理的鋼一般不發(fā)生。當(dāng)固溶體中含有磷這種雜質(zhì)達(dá)100ppm 時或硅雜質(zhì)為1000 - 2000ppm 時， 它們便會偏析在晶界上。這些雜質(zhì)在強(qiáng)氧化性介質(zhì)作用下便發(fā)生溶解， 導(dǎo)致晶間腐蝕。

幾種防止和控制晶間腐蝕的措施

重新固溶處理。例如把焊接件加熱至一定溫度，使沉積的(F'e,Cr)23C6重新溶解，然后淬火防止其再次沉積。

穩(wěn)定化處理。煉鋼時加入一些強(qiáng)碳化物形成元索，如鈦和鈮等。它們和碳的親和力大，能與碳首先生成穩(wěn)定的鈦、鈮碳化物，而且這些碳化物的固溶度又比(Fe，Cr)23C6小的多。在固溶溫度下幾乎不溶于奧氏體中，這樣，經(jīng)過敏化溫度區(qū)時，(Fe，Cr)23C6不致于大量在晶界析出，在很大程度上消除了奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶界腐蝕的傾向。

采用超低碳不銹鋼。研究發(fā)現(xiàn)，降低碳含量到0. 03 %以下 , 即可使鋼中不形成（ Fe 、Cr） 23C6 ,不出現(xiàn)貧鉻區(qū)，防止晶間腐蝕的產(chǎn)生。

采用雙相鋼。奧氏體不銹鋼易于加工，但易發(fā)生晶間腐蝕，鐵素體鋼具有良好的耐晶間腐蝕性，但加工性能差。若用奧氏體—鐵素體雙相鋼，就可取長補(bǔ)短，解決晶間應(yīng)力腐蝕。

選用正確的加工方法。減少材料經(jīng)過敏化溫度區(qū)時的時間，如一般氬弧焊要比電弧焊的輸入線能量低， 因而奧氏體不銹鋼焊接和焊補(bǔ)應(yīng)盡量采用氬弧焊。