晶间腐蚀(IGA)

        如一种金属晶界非常活泼，在晶界或邻近区产生局部腐蚀，而晶粒的腐蚀相对很小，这就是晶间腐蚀。

经间腐蚀是金属碎裂（晶粒脱裂），同时使金属丧失强度。晶间腐蚀是由晶界的杂质或境界区某一合金元素的增多或减少而引起的。

       晶粒间界是结晶学取向不同的晶粒间紊乱错合的界城，因而，它们是钢中各种溶质元素偏析或金属化合物（如碳化物和 δ 相）沉淀析出的有利区城。

因此，在某些腐蚀介质中，晶粒间界可能先行被腐蚀乃是不足为奇的。这种类型的腐蚀被称为晶间腐蚀，大多数的金属和合金在特定的腐蚀介质中都可能呈现晶间腐蚀。

晶间腐蚀是一种有选择性的腐蚀破坏，它与一般选择性腐蚀不同之处在于，腐蚀的局部性是显微尺度的，而宏观上不一定是局部的。

        特点是金属的外形尺寸几乎不变，大多数仍保持金属光泽，但金属的强度和延性下降，冷弯后表面出现裂缝，失去金属声，作断面金相检查时，可发现晶界或毗邻区域发生局部腐蚀，甚至晶粒脱落，腐蚀沿晶界发展推进较为均匀。     

        不锈钢晶间腐蚀，是一种高度局部性腐蚀，发生在金属结构内晶粒间界处及附近。 371-816 度是其敏感区域，碳含量超过 0.03[wiki]%[/wiki] 并缓慢通过敏化区， C 和 Cr 会从固溶体中析出在晶界上形成 Cr 的碳化物。在晶界附近形成贫 Cr 区不能抵御腐蚀 环境 的侵蚀      1 ）决定不锈钢耐腐蚀性能的主要元素是铬（ Cr ），当铬含量降至不锈钢耐腐蚀所需要的     最低含量以下就产生晶间腐蚀，即 “ 晶间贫铬理论 ” 。不锈钢中加 Ti 和 Nb 都是为了防止晶间腐蚀。       2 ）一般来讲，酸性、且高于室温的介质可能引起 18-8 不锈钢晶间腐蚀，此时材料，如经焊 接或其它热加工，可能导致发生晶间腐蚀，为此，应选用含 Ti 的不锈钢或超低碳不锈钢  ， 反之，则选用一般的不锈钢 0Cr18Ni9 即可。 00Cr18Ni5Mo3Si2 是奥氏体－铁素体双相不锈 钢，耐应力腐蚀、小孔腐蚀的性能良好，适用于制造介质中含氯离子的设备。          3 ）金属在持久拉应力和特定的腐蚀介质的联合作用下，所出现 的脆性开裂，称为应力腐蚀开裂。这种拉应力包括外加载荷，热应力，冷、热加工或焊接残余应力。奥氏体不锈钢在氯化物溶液、高温水、高浓度 NaOH 及连多 [wiki] 硫酸 [/wiki] 中均易产生应力腐蚀开裂 (SSC) 。

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、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。                  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 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熔解度很小，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 ） 23C8 等。

但是由于铬的扩散速度较小，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。

不锈钢的晶间腐蚀 含碳量超过 0.03% 的不稳定的奥氏体型不锈钢（不含钛或铌的牌号），如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。这些钢在 425-815 ℃ 之间加热时，或者缓慢冷却通过这个温度区间时，都会产生晶间腐蚀。

这样的热处理造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用），并且造成最邻近的区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。敏化作用也可出现在焊接时，在焊接热影响区造成其后的局部腐蚀。

　　最通用的检查不锈钢敏感性的方法是 65% 硝酸腐蚀试验方法。试验时将钢试样放入沸腾的 65% 硝酸溶液中连续 48h 为一个周期，共 5 个周期，每个周期测定重量损失。一般规定， 5 个试验周期的平均腐蚀率应不大于 0.05mm/ 月。

　　奥氏体型不锈钢焊接结构的晶间腐蚀可用如下方法预防：

　　 ① 使用低碳牌号 00Cr19Ni10 或 00Cr17Ni14Mo2 ，或稳定的牌号 0Cr18Ni11Ti 或 0Cr18Ni11Nb. 使用这些牌号不锈钢可防止焊接时碳化物沉淀出造成有害影响的数量。

　　 ② 如果面品结构件小，能够在炉中进行热处理，则可在 1040-1150 ℃ 进行热处理以溶解碳化铬，并且在 425-815 ℃ 区间快速冷却以防止瑞沉淀。 　　焊接铁素体不锈钢在某些介质中也可能出现晶间腐蚀。这是当钢从 925 ℃ 以上快速冷却时，碳化物或氧化物沉淀，金属晶格应变造成的，焊接后进行消除应力热处理可消除应力并恢复耐腐蚀性能。在 1Cr17 不锈钢中加入超过 8 倍碳含量的钛，通常可减少焊接钢结构在一些介质中的晶间腐蚀。然而加入钛在浓硝酸中不是有效的。

   防止材料的晶间腐蚀的有效方法为：

（ 1 ）降低碳及磷、硫等有害杂质元素的含量 ;

（ 2 ）添加少量稳定化元素钛；

（ 3 ）适当增加铬含量 , 减少镍含量 ;

（ 4 ）在 1050-1100 ℃ 进行固溶处理 , 快速冷却 , 抑制在晶界析出碳化物 ;

（ 5 ）在 850-880 ℃ 下进行稳定化处理 2-4 h, 然后缓慢冷却 ;

（ 6 ）在需要进行冷加工和于相当敏化温度处理的场合下 , 遵循先冷加工 , 而后进行热处理的原则 ;

（ 7 ）通过加工及热处理将晶粒度控制在 6-8 级；

（ 8 ）选用带钛、铌和超低碳不锈钢；

（ 9 ）焊接控制热输入，尽量不做热处理。

  奥氏体不锈钢中，除了主要成分 Cr 、 Ni 、 C 外，还含有 Mo 、 Ti 、 Nb 等合金元素。它们晶间腐蚀的作用如下：

1 ． 碳：奥氏体不锈钢中碳量越高，晶间腐蚀倾向越严重，导致晶间腐蚀碳的临界浓度为 0.02% （质量分数）。

2 ． 铬：能提高不锈钢耐晶间腐蚀的稳定性。当铬含量较高时，允许增加钢中含碳量。例如，当不锈钢中铬的质量分数从 18% 提高到 22% 时，碳的质量分数允许从 0.02% 增加到 0.06% 。

3 ． 镍：增加不锈钢晶间腐蚀敏感性。可能与镍降低碳在奥氏体钢中的溶解度有关。

4 ． 钛、铌：都是强碳化物生成元素，高温时能形成稳定的碳化物 TiC 及 NbC ，减少了碳的回火析出，从而防止了铬的贫化。 所以，防止晶间腐蚀的措施为：

（ 1 ）降低含碳量。当钢中碳的质量分数在 0.03% 以下时，即使在 700 ℃ 较长时间回火也不会产生晶间腐蚀。

（ 2 ）加入固定碳的合金元素。对含 Ti 、 Nb 元素的 18-8 不锈钢，在高温下使用时，要经过稳定化处理。即在常规的固溶处理后，还要在 850-900 ℃ 保温 1-4 小时，然后空冷至室温，以充分生成 TiC 及 NbC 。

（ 3 ）固溶处理。固溶处理能使碳化物不析出或少析出。但对含 Ti 、 Nb 的不锈钢还要进行稳定化处理。

（ 4 ）通过调整钢中奥氏体形成元素与铁素体形成元素的比例，使其具有奥氏体 + 铁索体双相组织，其中铁素体占 5 ％一 12 ％。这种双相组织不易产生晶间腐蚀。

  （ 5 ）采用适当热处理工艺  

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