晶間腐蝕的特點是當(dāng)金屬表面沒有損傷時,晶粒間的結(jié)合力和金屬的脆響已經(jīng)喪失。在嚴(yán)重的情況下,只要輕輕敲擊,它就會碎成粉末。
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。
晶界吸附理論:超低碳不銹鋼經(jīng)1050℃固溶處理后,在強(qiáng)氧化介質(zhì)中也會發(fā)生晶間腐蝕。這時,鉻差或不銹鋼不能采用σ相析出理論。實驗表明,當(dāng)p雜質(zhì)達(dá)到100ppm或Si雜質(zhì)達(dá)到1000 ~ 2000ppm時,它們會在高溫區(qū)晶界處吸附分離。這些雜質(zhì)在強(qiáng)氧化劑介質(zhì)的作用下會溶解,在晶界處產(chǎn)生選擇性晶間腐蝕。該鋼經(jīng)敏化處理后不會出現(xiàn)晶間腐蝕,因為碳和磷形成了磷碳化物,限制了磷向晶界的擴(kuò)散,降低了雜質(zhì)在晶界的偏析,消除或減弱了對晶間腐蝕的敏感性。
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)。