奥体不锈钢的耐晶间腐蚀性能
18_8奥氏体不锈钢的晶间腐蚀

第27卷第2期2007年4月中国腐蚀与防护学报Journal of Chinese Society for Corrosion and Protecti o nV o.l 27N o .2A pr .2007定稿日期:2006-06-20作者简介:张述林,1964年生,男,副教授,主要从事金属表面处理的研究.18-8奥氏体不锈钢的晶间腐蚀张述林 李敏娇 王晓波 陈世波(四川理工学院材化系自贡643000)摘要:介绍了奥氏体不锈钢晶间腐蚀的机理,讨论了C 、Cr 、N 等元素以及加热时间、温度、冷却速度和焊接等工艺条件对晶间腐蚀的影响,并提出了相应的预防措施.关键词:不锈钢 晶间腐蚀中图分类号:TG157 文献标识码:A 文章编号:1005-4537(2007)02-0124-051前言18-8型奥氏体不锈钢是工业中应用最广的不锈钢之一,在常温和低温下有良好的韧型、塑性、焊接性、抗腐蚀性及无磁性,也有抗化学腐蚀和电化学腐蚀的能力,广泛应用于石油化工、冶金机械、航空航海、仪器仪表、家用电器和五金制造等行业.晶间腐蚀(I G C )[1~4]是18-8型奥氏体不锈钢常发生的一种局部腐蚀.不锈钢发生晶间腐蚀时,金属外形几乎不发生任何变化,但是晶粒间的结合力却有所下降,使钢的强度、塑性和韧性急剧降低;如果遇有内外应力的作用,轻者稍经弯曲便可产生裂纹,重者敲击即可碎成粉末.晶间腐蚀不易检测,常造成设备的突然破坏,危害性极大.据统计,这类腐蚀约占总腐蚀类型的10 2%[5,6].另外,晶间腐蚀常常会加快均匀腐蚀.因此,分析奥氏体不锈钢晶间腐蚀的原因,采取相应措施避免晶间腐蚀的发生具有重要的经济和技术意义.2晶间腐蚀机理晶间腐蚀的机理[7~10],主要有 贫C r 理论 和晶间区偏析杂质或第二相选择性溶解理论 等.贫C r 理论 认为,奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是由于晶界区的贫铬所引起的.C 在奥氏体中的饱和溶解度<0 02%,不锈钢的C 含量一般都高于这一数值.当不锈钢从固溶温度开始冷却时,C 处于过饱和状态.敏化处理时,C 和C r 形成碳化物(主要为(C r ,Fe)23C 6型)在晶界析出.由于(C r ,Fe )23C 6中C r 含量很高,而Cr 在奥氏体中扩散速率却很低,导致奥氏体中C r 含量低于12m ass %,那么在晶界两侧便形成了贫C r 区,即晶界区和晶粒本体有了明显的差异.晶粒与晶界构成活态-钝态的微电偶结构,从而形成晶界腐蚀.用透射电镜薄膜技术可直接观察到贫C r 区,并测定贫C r 区的宽度和贫化程度.另外,支持贫C r 理论的有利证据,是利用阳极极化曲线间接测出电流密度,不锈钢随C r 含量的降低,其临界电流密度和钝化电流密度也相应增加.不锈钢在强氧化性介质中也会发生晶间腐蚀,但不发生在经过敏化处理[11,12]的不锈钢,而是发生在经固溶处理的不锈钢上.对于这类晶间腐蚀显然不能用贫C r 理论来解释,可用晶界区选择性溶解理论来解释.当晶界上析出了 相(Fe C r 金属间化合物),或是有杂质(如P 、S i )偏析,在强氧化性介质中便会发生选择性溶解,以致发生晶间腐蚀.而敏化加热时析出的碳化物有可能使杂质不富集或者程度减轻,从而消除或减少晶间腐蚀倾向.对于 晶界杂质选择性溶解理论 有力的证据是,用俄歇电子能谱仪(AES)可以检测到晶界区存在P 、S,i 而晶体内却检测不到P 、S,i 表明晶体内和晶界存在浓度差异.另外,晶间腐蚀的机理还有 晶界吸附理论 、 亚稳沉淀相理论 等 这些理论彼此并不矛盾,互为补充.晶间腐蚀机理的研究十分重要,应充分应用现代检测技术[13,14],研究晶间原子结构的改变、断口形貌、化学成分的变化、腐蚀过程、腐蚀产物的成分以及晶界合金元素的相互影响等,进一步解释晶间腐蚀现象.3不锈钢晶间腐蚀的影响因素3 1成分(1)C 含量C 是不锈钢敏化的关键性元素,对晶间腐蚀有重大影响.C 含量[15]<0 08m ass %时,C 析出量较少;C 含量>0 08m ass %时,则C 析出量迅速增加.2期张述林等:18-8奥氏体不锈钢的晶间腐蚀125随着不锈钢中C含量的增加,在晶界生成的C r3C2数量随之增多,导致晶界形成 贫C r区 的机会增多,产生晶间腐蚀的倾向增大,使不锈钢的腐蚀速度增大,可见C是晶间腐蚀最有害的元素之一.阮於珍[16]等研究了316型不锈钢的晶间腐蚀性能认为,316L钢(0 006m ass%C)的抗晶间腐蚀性能优于316T i(0 036m ass%C),而316T i钢的抗晶间腐蚀性能优于316钢,随着C含量的降低,如果奥氏体不锈钢的C含量<0 02%,即使在650 较长时间加热时也不会产生晶间腐蚀.(2)C r含量奥氏体不锈钢中,Cr含量的增加,在低敏化温度区会加速晶间腐蚀,在高敏化温度区则会延长产生晶间腐蚀的时间.18Cr-8N i钢的晶间腐蚀在低于550 时受C r的扩散控制;高于此温度时,受碳化物的生成速度控制.因此,在低温下,低碳不锈钢也易于敏化[17].(3)N含量不锈钢中的N元素[18]对晶间腐蚀的影响是复杂的,它取决于合金成分、处理温度及N在合金中的含量.有文献认为[19],对于含Nb的不锈钢含有0 002%N时可形成稳定性极高的Nb N和NbC,在钢冷凝中优先形成高度弥散的晶核,细化晶粒,增强了C和N与基体的结合能力,既增强抗晶间腐蚀的能力,又增加了钢的强度和韧性.但在含T i和Nb的不锈钢中,T i和Nb加入量应严格控制,否则,T i和Nb会与N结合,生成NbN或T i N,从而失去固溶碳的作用.316L不锈钢在1200 进行固溶处理,N的加入对于抗晶间腐蚀能力有积极的影响,如果在1050 进行固溶处理,将大大降低抗晶间腐蚀能力[20,21].许崇刚[22]等用电化学等方法研究了N对高纯奥氏体不锈钢耐敏化态和非敏化态晶间腐蚀性能的影响.结果表明,高纯奥氏体不锈钢中添加N 元素进行合金化(N含量 0 20%),基本上消除了敏化态晶间腐蚀,敏化处理不会引起晶界贫Cr;当N含量<0 087%时,对非敏化态晶间腐蚀影响很小,而N含量>0 087%时,由于N元素在晶界的偏聚以及C r N的析出,加速了非敏化态晶间腐蚀.总的来说,N含量最好控制在0 10%以下,这样可以降低晶间腐蚀的敏感性.(4)N i含量N i含量[23]的增加降低了C在奥氏体中的溶解度,并促进了碳化物(C r23C6)的析出和长大,所以, N i会增加晶间腐蚀敏感性,N i和C r对不锈钢的晶间腐蚀具有协同作用.(5)其它元素不管是作为杂质元素还是作为合金的添加元素,晶间腐蚀主要取决于其在晶界的浓度和分布.一般在晶间腐蚀区域的S i含量不超过晶粒本身的2~3倍.Kaspar ova[24]认为,在沸腾的65%HNO3溶液中,含0 07m ass%C和3 3m ass%S i的X20H20钢,Si和C相互促进,形成Cr23C6型的含S i碳化铬,促进晶间腐蚀的发生.不锈钢中加入T i、N b[25,26]等元素时,它们与C 结合能力比C r强,能够与C结合生成稳定的碳化物,可以避免在奥氏体中形成贫C r区,这些元素称为稳定剂.同时,T i和Nb还是形成铁素体的元素,会促进双相组织的形成.故通过添加这些元素可以减少晶间腐蚀的产生.但需要注意的是,在强氧化性介质(如硝酸)条件下,添加T i元素反而有害,因为生成的T i C易被溶解.另外,不锈钢在冶炼的过程中应减少有害杂质S、P等,因为它们作为杂质元素易形成第二相,发生选择性腐蚀.3 2工艺(1)加热温度和加热时间不锈钢在石油化工及核工业中应用非常广泛.但是,在加工及使用过程中,由于热处理不当,常易导致晶间腐蚀[27],而当加热温度<450 或>850 ,18-8型不锈钢不会产生晶间腐蚀.因为,温度<450 时,钢中不会生成Cr23C6;当温度>850 时,由于扩散能力增强,有足够的C r扩散至晶界和C结合,不会在晶界形成 贫C r区 .所以,产生晶间腐蚀的温度是在450 ~850 之间,该温度区间就成为产生晶间腐蚀的 危险温度区 (又称 敏化温度区 ).其中,尤以650 最为危险.焊接时,焊缝两侧处于 危险温度区 的地带最容易发生晶间腐蚀.同时焊缝由于在冷却过程中其温度也要穿过 危险温度区 ,当然也会产生晶间腐蚀.潘莹和宋维[28]观察了不同敏化条件下奥氏体不锈钢电极经动电位再活化扫描(EPR)后的形貌,发现奥氏体不锈钢敏化时间越长,敏化温度越高,敏化程度越大,晶间腐蚀开裂越严重.敏化使晶界局部成分发生变化,腐蚀发生在晶界贫Cr区,Fe、Cr、N i等元素被溶解腐蚀.秦丽雁[29]等用电化学动电位再活化(EPR)法、硫酸-硫酸铜法及扫描电镜等手段研究了典型的202、304奥氏体不锈钢与409、430铁素体不锈钢在不同敏化温度下晶间腐蚀的敏感性.结果表明,奥氏体与铁素体不锈钢敏感温度区间不同,前者诱发晶间腐蚀的敏感温度约为650 ,后者诱发晶间腐蚀的敏感温度约为950 .石宏亮[30]等指126中国腐蚀与防护学报第27卷出,1Cr17N i2钢按传统工艺处理后有晶间腐蚀倾向,通过试验给出了几种无晶间腐蚀倾向的热处理工艺;还认为1C r17N i2钢淬火时,要使工件快速通过350 ~500 这一温度区间,C的溶解度在此范围内比淬火开始时小得多,而C的扩散能力却很大,很容易形成碳化物,若采用快冷则会大大降低晶界处(C r Fe)23C6的析出,从而降低晶间腐蚀倾向.张义平[31]对不锈钢中铁素体的形态、分布及其数量对晶间腐蚀性能的影响进行了探讨,并对如何降低晶间腐蚀及热处理工艺进行了研究.不锈钢的晶间腐蚀倾向一般都有其形成和消除的加热温度与时间范围,范围的位置和大小依不锈钢成分差异不同而变化.(2)机械加工及冷却速度不锈钢焊接接头在 危险温度区 停留时间越短,接头的耐晶间腐能力越强.因此,不锈钢焊接时,快速冷却是提高接头耐腐能力的有效措施.加热后的冷却过程对晶间腐蚀有很大的影响,如果采用缓慢冷却,在冷却过程中就可能会发生敏化现象.机械零件在冷加工和冷作过程中,由于冷却不够和散热不好,易造成局部的温度升高,如果正好处于不锈钢的敏化温度范围,就会增加不锈钢晶间腐蚀的敏感性,18C r-9N i不锈钢在25%的冷变形条件下,当C 含量>0 04%时会加速敏化,解决的方法主要是保证足够的冷却能力.(3)焊接不锈钢在焊接时[32],由于焊接产生的热量使焊缝处于敏化温度区,晶界上容易析出C r的碳化物,形成贫C r的晶粒边界。
不锈钢晶间腐蚀试验与分析

不锈钢晶间腐蚀试验与分析一、实验目的1. 掌握影响奥氏体不锈钢晶间腐蚀的因素;2. 掌握不锈钢晶间腐蚀试验的方法;二、实验原理18-8型奥氏体不锈钢在许多介质中具有高的化学稳定性,但在400-800 C范围内加热或在该温度范围内缓慢冷却后,在一定的腐蚀介质中易产生晶间腐蚀。
晶间腐蚀的特征是沿晶界进行浸蚀。
使金属丧失机械性能,致使整个金属变成粉末。
1. 晶间腐蚀产生的原因一般认为在奥氏体不锈钢中,铬的碳化物在高温下溶入奥氏体中,由于敏化(400-800 C)加热时,铬的碳化物常于奥氏体晶界处析出,造成奥氏体晶粒边缘贫铬现象,使该区域电化学稳定性下降,于是在一定的介质中产生晶间腐蚀。
为提高耐蚀性能,常采用以下两种方法。
(1)将18-8型奥氏体不锈钢碳含量降至0.03%以下,使之减少晶界处碳化物析出量,而防止发生晶间腐蚀。
这类钢成称为超低碳不锈钢,常见的有00Cr18Ni10。
(2)在18-8型奥氏体不锈钢中加入比铬更易形成碳化物的元素钛或铌,钛或铌的碳化物较铬的碳化物难溶于奥氏体中,所以在敏化温度范围内加热时,也不会于晶界处析出碳化物,不会在腐蚀性介质中产生晶间腐蚀。
为固定18-8型奥氏体不锈钢中的碳,必须加入足够数量的钛或铌,按原子量计算,钛或铌的加入量分别为钢中碳含量的4-8倍。
2. 晶间腐蚀的试验方法晶间腐蚀的试验方法有C法、T法、L法、F法和X法。
这里介绍容易实现的C 法和F法。
试样状态:(1) 含稳定化元素(Ti或Nb)或超低碳(C W 0.03%)的钢种应在固溶状态下经敏化处理的试样进行试验。
敏化处理制度为650C 保温1小时空冷。
⑵含碳量大于0.03%不含稳定化元素的钢种,以固溶状态的试样进行试验;用于焊接钢种应经敏化处理后进行试验。
(3)直接以冷状态使用的钢种,经协议可在交货状态试验。
(4)焊接试样直接以焊后状态试验。
如在焊后要在350C以上热加工,试样在焊后要进行敏化处理。
试样制备:(1) 试样从同一炉号、同一批热处理和同一规格的钢材中选取。
奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀

奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀刘书丽,高亚平,郑和平,李春萍(平煤天安田庄选煤厂,河南平顶山467013)摘要:介绍了奥氏体不锈钢焊接接头的腐蚀类型,分析了奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀产生的机理,阐述了防止和消除奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀的方法及手工电弧焊焊接奥氏体不锈钢时应采取的工艺措施。
关键词:熔合线;晶间腐蚀;贫铬区;双相组织中图分类号:TG44117 文献标志码:B 文章编号:100320794(2008)0120096203E rosion B etw een Crystal Lattice of Austenitic Stainless SteelWelding JointLIU Shu-li,G AO Ya-ping,ZHENG H e-ping,Li Chun-ping(T ianzhuang C oal Preparation Plant Pingdingshan T ian’an C oal C o.Ltd.,Pingdingshan467013,China) Abstract:Introduced a erosive type of austenitic stainless steel welding joint.Analysised the generating mecha2 nism of erosion between crystal lattice of austenitic stainless steel welding joint.Represent the methods to pre2 vent and rem ove the erosion between crystal lattice of austenitic stainless steel welding joint and the technical measure that should adopt when weld austenitic stainless steel with manual welding.K ey w ords:weld bond;erosion between crystal lattice;area with low density chromium;quarter-phased or2 ganization0 引言不锈钢按其组织可分为3种:奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀的原因

奥氏体不锈钢晶间腐蚀的原因要写一篇关于“奥氏体不锈钢晶间腐蚀的原因”的文章,首先我们得先了解一下奥氏体不锈钢这位“大明星”。
不锈钢在日常生活中可谓无处不在,从厨具到建筑,真是个“百搭”。
而奥氏体不锈钢以其良好的耐腐蚀性和韧性受到大家的喜爱,但它却有一个不太好听的毛病——晶间腐蚀。
好比是你在聚会上大肆欢笑,结果发现衣服上沾了点酱油,尴尬得不要不要的。
1. 什么是晶间腐蚀?1.1 定义与特征简单来说,晶间腐蚀就是金属材料内部某些区域发生的腐蚀,想象一下你家里的墙壁,表面看起来完好,但其实里面早已“开了小花”。
这种腐蚀主要出现在材料的晶界,也就是金属的“分界线”,在这里,材料的结构变得比较脆弱,容易受到侵袭。
最典型的表现就是出现小孔或者裂缝,简直是“内忧外患”啊!1.2 原因探讨那么,晶间腐蚀究竟是从哪里来的呢?首先,要说的是奥氏体不锈钢里含有镍和铬等合金元素,这些元素虽然能增强耐腐蚀性,但如果处理不当,反而会形成一些“小圈子”。
就好比你们几个朋友总在一起,久而久之,关系就变得微妙,开始互相“拆台”。
在高温环境下,碳会与铬结合,导致铬的分布不均,给腐蚀留下了“缝隙”。
2. 环境因素的影响2.1 氧化与化学介质接下来,我们再看看外部环境的影响。
奥氏体不锈钢最怕的就是那些含氯的东西,比如海水、盐水,甚至是厨房里的清洁剂,这些化学介质可不是什么善类!它们就像“海盗”,一旦侵入,就开始大肆掠夺,损害金属的结构。
遇到这种情况,金属的“防线”立刻被攻破,腐蚀就开始“得寸进尺”。
2.2 温度与湿度而且,温度和湿度也是关键因素。
高温潮湿的环境就像是给了腐蚀一个“开挂”的机会。
想象一下,一个人在炎热的夏天里,浑身湿透,那种不适感真是“烦不胜烦”。
同理,金属在这种环境下也会变得更加脆弱,腐蚀的速度比平时快多了。
3. 如何防止晶间腐蚀?3.1 合理选材说到这,大家肯定想知道,怎么才能避免这种尴尬的情况呢?首先,选材很重要,尽量选择高品质的奥氏体不锈钢,合金成分要稳定,避免那些“易变心”的材料。
奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀性研究

奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀性的研究摘要:本文通过对三种奥氏体不锈钢,304l,304,310在相同条件下用不同热处理工艺进行处理,将处理后的试样在硫酸-硫酸铜+铜屑沸腾腐蚀液中进行加热腐蚀,利用光镜和sem观察三种钢耐晶间腐蚀情况;对腐蚀结果进行比较,得出结论。
关键词:晶间腐蚀固溶处理敏化处理1、论述不锈钢从20世纪初发明至今不足百年,但其发展势头却异常迅猛,特别是在二次世界大战后,全球不锈钢的产量每年都在稳步提升。
不锈钢的应用范围也逐步扩大到国民经济的各个领域。
不锈钢之所有如此广泛应用,并持续快速发展,重要的因素是其优异的耐蚀性和耐热性。
另外,其优异的力学性能和工艺性能,也是重要因素。
为了满足现代工业、农业发展需要,大约已研制出上百种不锈钢。
炉外精炼技术的发展进步,使不锈钢正在向高纯、超纯方向发展,并且已实现工业化生产。
而各类不锈钢中,奥氏体不锈钢是其中的佼佼者,它以较好的耐蚀性,冷加工成型性、可焊性等优点,被广泛运用,其约占不锈钢总产量的60%,研究这类钢的耐蚀性有重要的现实意义。
2、实验目的(1)、通过实验研究比较304l和304奥氏体不锈钢之间的抗晶间腐蚀性。
(2)、通过实验看能否发现310奥氏体不锈钢存在晶间腐蚀现象。
2、实验材料3、实验设备箱式热处理炉,光学显微镜,扫描电子显微镜,直通式光谱分析仪等。
4、实验方法及过程4.1 固溶处理(1)工艺:加热温度,t=1050±10?c;保温时间,t=150min;冷却方式,常温水冷却;(2)目的:将不锈钢加热到单一奥氏体区,得到成分均匀的单一奥氏体,快冷,使高温成分均匀过饱和固溶体组织保持到室温,此时钢具有最高的耐蚀性。
4.2敏化处理(1)工艺:加热温度,t=650±10?c;保温时间,t=16h;冷却方式,空冷;(2)目的:奥氏体不锈钢450-850?c进行长时间保温停留,将在晶界处充分析出cr23c6等碳化物或σ相,从而造成晶界周围出现贫cr区,或让s、p、si等杂质元素在晶界出偏聚,为后续硫酸-硫酸铜+铜屑晶间腐蚀实验创造条件,以便晶界发生腐蚀。
奥氏体不锈钢的晶间腐蚀

奥氏体不锈钢的晶间腐蚀奥氏作不锈钢在450~850℃保温或缓慢冷却时,会出现晶问腐蚀。
合碳量越高,晶间蚀倾向性越大。
此外,在焊接件的热影响区也会出现晶间腐蚀。
这是由于在晶界上析出富Cr的Cr23C6。
使其周围基体产生贫铬区,从而形成腐蚀原电池而造成的。
这种晶间腐蚀现象在前面提到的铁素体不锈钢中也是存在的。
工程上常采用以下几种方法防止晶间腐蚀:(1)降低钢中的碳量,使钢中合碳量低于平衡状态下在奥氏体内的饱和溶解度,即从根本上解决了铬的碳化物(Cr23C6)在晶界上析出的问题。
通常钢中合碳量降至0.03%以下即可满足抗晶间腐蚀性能的要求。
(2)加入Ti、Nb等能形成稳定碳化物(TiC或NbC)的元素,避免在晶界上析出Cr23C6,即可防上奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。
(3)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。
(4)采用适当热处理工艺,可以防止晶间腐蚀,获得最佳的耐蚀性。
2.奥氏体不锈钢的应力腐蚀应力(主要是拉应力)与腐蚀的综合作用所引起的开裂称为应力腐蚀开裂,简称SCC(Stress Crack Corrosion)。
奥氏体不锈钢容易在含氯离子的腐蚀介质中产生应力腐蚀。
当合Ni量达到8%一10%时,奥氏体不锈钢应力腐蚀倾向性最大,继续增加含Ni量至45%~50%应力腐蚀倾向逐渐减小,直至消失。
防止奥氏体不锈钢应力腐蚀的最主要途径是加入Si2%~4%并从冶炼上将N含量控制在0.04%以下。
此外还应尽量减少P、Sb、Bi、As等杂质的含量。
另外可选用A-F双用钢,它在Cl-和OH-介质中对应力腐蚀不敏感。
当初始的微细裂纹遇到铁素体相后不再继续扩展,体素体含量应在6%左右。
3.奥氏作不锈钢的形变强化单相的奥氏体不锈钢具有良好的冷变形性能,可以冷拔成很细的钢丝,冷轧成很薄的钢带或钢管。
经过大量变形后,钢的强度大力提高,尤其是在零下温区轧制时效果更为显著。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀及防止

奥氏体不锈钢晶间腐蚀及防止1前言不锈钢按组织可分为铁素体不锈钢:如Crl7、 Cr17Ti、Cr28等,马氏体不锈钢:如2Cr13、3Crl3、 4Cr13等,奥氏体不锈钢:如0Crl8Ni9Ti、1Crl8Ni9Ti、 Crl8Nil2Mo2Ti三种。
由于奥氏体不锈钢含有较高的铬和镍.可形成致密的氧化膜且热强性高,故奥氏体不锈钢比其它不锈钢具有更优良的耐蚀性、塑性、高温性能和焊接性,因此奥氏体不锈钢在航空、化工和原子能等工业中得到日益广泛的应用。
但在生产过程是如果焊条选用或焊接工艺不正确时,会产生晶间腐蚀及焊接热裂纹。
2 晶间腐蚀的概念晶间腐蚀是产生在晶粒之间的一种腐蚀形式。
产生晶间腐蚀的不锈钢,受到应力作用时,晶间腐蚀由表面开始而逐渐向内部发展。
这种腐蚀对于承受重载零件危害很大,因为它不引起零件外形的任何变化而使品粒之间结合遭到破坏,严重降低其机械性能,强度几乎完令损失,往往使机械设备发生突然破坏,是不锈钢最危险的一种破坏形式。
晶间腐蚀可以分别产生在热影响区、焊缝或熔合线上。
在熔合线上产生的晶间腐蚀又叫刃状腐蚀。
3晶间腐蚀产生的原因现以18—8型奥氏体钢(例如1CrI8NI9)来说明晶问腐蚀产生的过程。
室温下碳元素在奥氏体的溶解度很小,约0.02-0.03% (质量分数),而一般奥氏体钢中含碳量均超过0.02-0.03%,因此只能在淬火状态下使碳固溶在奥氏体中,以保证钢材具有较高的化学稳定性。
但是这种淬火状态的奥氏体钢当加热到450~850~(2或在该温度下长期使用时,碳在奥氏体中的扩散速度大于铬在奥氏体中的扩散速图1晶间腐蚀度。
当奥氏体中含碳量超过它在窀温的溶解度(0.02-0.03%)后。
碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散,并和铬化合,析出碳化铬Gr23C6。
但收稿日期:2o03一o6一o4 是铬的原子半径较大,扩散速度较小,来不及向边界扩散,品界附近大量的铬和碳化合形成碳化铬,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,而是来自品界附近。
奥氏体不锈钢管道的焊接与耐蚀性(精)

一、奥氏体不锈钢的耐蚀性奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性,在腐蚀介质的工作条件下,在设计院规定的工作周期内是安全可靠的,但是若设计时管材选用不当,或施工时焊接工艺技术不过关,则会产生严重影响管道质量与使用寿命的局部腐蚀问题。
其腐蚀形式有以下几种: 1. 晶间腐蚀。
沿晶粒边界产生的腐蚀现象,外观仍可有金属光泽,但因晶粒己失去联系,敲击时失去金属声音,钢质变脆。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀的机理有多种学说,其中以碳化物在晶界沉淀现象为最前提的“贫铬理论”比较为人们所接受。
从实验资料可知,当钢中Cr的含量超过12%达到13%时,其电极电位由负值上升为正值,使钢具有了良好的耐蚀性。
同时从18-8钢平衡图可知,室温时18-8钢中碳的溶解度小于0.03%,超过此值的碳,则需要作固溶处理。
固溶处理使奥氏体为碳所过饱和,呈不稳定状态,若再次加热,超过溶解度的碳将向晶界扩散,并和晶界处的铬r结合成Cr23C6沉淀于晶界,使晶界处的含铬量低于临界值12%,因而可发生明显的晶间腐蚀现象。
2.应力腐蚀开裂奥氏体不锈钢在腐蚀介质中,在拉应力的作用下,由于塑性变形出现滑移阶梯而导致表面钝化膜破裂,于是基体金属直接暴露于含氯化物的介质中,与未破裂的膜构成电极电位差,使基体金属溶解腐蚀,溶解生成的腐蚀沟沿滑移线与拉应力成垂直方向伸展而形成细微裂纹,在裂纹尖端应力集中区伴随着滑移的再现而加速溶解,裂纹进一步扩展以至断裂,即应力腐蚀开裂。
3.点腐蚀(孔蚀)在含有一定浓度Cl-Br-的环境中,在钢的局部表面形成腐蚀坑的一种腐蚀现象。
二、奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性奥氏体不锈钢焊接后会形成由焊缝及热影响区组成的焊接接头,焊接的热过程会使焊缝及热影响区的不锈钢金属经历一次快速高温加热和冷却的过程,从而使焊接接头区域的组织性能特别是耐蚀性与焊前母材存在较大差异,现分述如下: 1.焊缝的晶间腐蚀焊缝的晶间腐蚀有两种情况:一是焊态已有碳化物的沉淀而形成贫铬层,二是因焊后经敏化温度的加热而产生晶间腐蚀倾向。
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奥体不锈钢的耐晶间腐蚀性能
奥体不锈钢在合适的温度下再加热(如热处理、焊接或高温运行)时,由于C、N、P、Si的化合物或沉淀析出相,将在晶界析出或偏析,可使奥氏体不锈钢发生晶间腐蚀,大大降低其力学性能,导致结构和设备的破坏,危害极大。
奥体不锈钢晶间腐蚀的影响如下:
碳含量是影响奥体不锈钢晶间腐蚀的重要因素,奥体不锈钢晶间腐蚀的敏感性随碳含量的增加而提高。
碳在18-8奥体不锈钢中的溶解度为:
Log(wc%)=-6120/T+3.639
据此,碳在18-8奥体不锈钢的溶解量在1000℃时约为wc0.07%,在800℃时约为wc0.01%,而在温室下就低于wc0.01%。
所以,固溶处理时,碳处于过饱和状态。
一旦遇到400~850℃范围内的加热及适当的保留时间,铬的碳化物就会在晶间析出,若造成晶界附近的铬含量低于wcr12%,析出贫铬区而容易被腐蚀。
此外,随奥体不锈钢中铬、镍含量的增加,碳的溶解度将进一步下降,其晶间腐蚀倾向将增加。
1)提高奥体不锈钢的纯度,即降低C及有害杂质P、S、Si的含量。
这一点已经得到应用,许多超低碳不锈钢已被产生出来。
2)从中可以看到,提高铬含量,微信公众号:hcsteel有利于降低晶间腐蚀的敏感性;而提高镍含量,则提高了晶间腐蚀的敏感性。
3)在奥体不锈钢中加入与C亲合力比Cr大的Ti、Nb等合金元素,
而优先于Cr形成Ti、Nb的碳化物,避免在奥氏体晶界附近出现贫铬区,就能够避免晶间腐蚀。
4)焊后进行固溶处理,使其在焊接接头去因焊接加热到敏感化区(400~850℃)而析出的铬的碳化物重新溶解而消除贫铬区,也能够避免晶间腐蚀。