鉻鎳奧氏體不銹鋼在使用前或從冶煉廠出廠時大多經(jīng)過固溶處理。不銹鋼加熱至高溫(約1000 ~ 1150°C,視鋼材類型而定),保溫后迅速冷卻(一般為水冷卻)。此時,Cr - Ni奧氏體不銹鋼中的碳含量大于0.02 ~ 0.03%(隨鋼中Ni含量的不同而變化)時,鋼中的碳處于過飽和狀態(tài)。隨后,在不銹鋼的加工和制造和使用的設(shè)備和組件,如果需要加熱的敏化溫度450 ~ 850°C(如焊接或使用在這個溫度范圍內(nèi)),鋼中的過飽和碳將擴(kuò)散到晶界,與附近的鉻沉淀并形成碳化鉻。
將1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼加熱到1050 ~ 1150℃,固溶碳的固溶度為0.10 ~ 0.15%,然后淬火。經(jīng)固溶處理的1Cr18Ni9鋼是一種碳過飽和體,不會產(chǎn)生晶間腐蝕。在700 ~ 800℃的溫度范圍內(nèi),碳的固溶體不超過0.02%,過飽和碳將從奧氏體中完全或部分析出。這時,碳會擴(kuò)散到晶界和結(jié)合鐵和鉻在晶界形成硬質(zhì)合金Cr23C6鉻含量高、消耗鉻在晶界面積,和鉻粒內(nèi)擴(kuò)散速度慢得多比在晶界,在晶界區(qū)消耗的鉻沒有時間補(bǔ)充,因此在晶界區(qū)形成鉻貧區(qū)。對于不銹鋼來說,由于晶界鈍化狀態(tài)的破壞,晶界上析出的碳化鉻周圍的貧鉻區(qū)成為陽極區(qū),而碳化鉻和晶粒處于鈍化狀態(tài)成為陰極區(qū)。在腐蝕介質(zhì)中,晶界和晶粒形成活化的鈍化微胞。電池陰極大,陽極面積比小,加速了晶界區(qū)域的腐蝕。
晶間腐蝕:金屬材料在特定腐蝕介質(zhì)中沿晶界發(fā)生的局部選擇性腐蝕。晶界是不同晶粒之間的邊界。由于晶粒有不同的取向,原子在結(jié)處的排列必須逐漸從一個取向轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€取向。因此,晶界實際上是一種“表面”不完整的結(jié)構(gòu)缺陷。由于晶格畸變的增加,晶界處原子的平均能量高于晶內(nèi)。較高的能量稱為晶界能。純金屬晶界在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕速率比晶體的腐蝕速率快,這是因為晶界的能量高,原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
鈦和鈮:抗晶間腐蝕是有益的,因為他們的親和力與C CR的大于C .為了防止鉻碳化物的形成,首先不銹鋼加熱到1100℃將所有碳化物溶解成奧氏體,然后冷卻到900℃幾個小時完全反應(yīng)Ti或與碳Nb。在后期碳化鉻析出溫度范圍內(nèi),加熱不會形成碳化鉻。