分析奥氏体不锈钢晶间腐蚀的原因

不锈钢就是不容易生锈的钢铁，不锈钢中的主要合金元素是Cr(铬)，只有当Cr含量达到一定值时，钢材有耐蚀性，不锈钢一般Cr含量至少为10.5%。不锈钢的耐蚀机理为钝化膜理论，即其表面形成一层极薄而坚固细密的稳定的富Cr钝化膜，防止氧原子继续渗入、继续氧化，从而达到防锈蚀的能力。

晶间腐蚀的产生机理

晶间腐蚀是一种常见的局部腐蚀， 腐蚀沿着金属或合金晶粒边界或它的临近区域发展， 而晶粒腐蚀很轻微，这种腐蚀便称为晶间腐蚀，这种腐蚀使晶粒间的结合力大大削弱。严重的晶间腐蚀，可使金属失去强度和延展性，在正常载荷下碎裂。现代晶间腐蚀理论， 主要有贫铬理论和晶界杂质选择溶解理论。

常用的奥氏体不锈钢， 在氧化性或弱氧化性介质中之所以产生晶间腐蚀， 多半是由于加工或使用时受热不当引起的。所谓受热不当是指钢受热或缓慢冷却通过450～850 ℃温度区， 钢就会对晶间腐蚀产生敏感性。所以这个温度是奥氏体不锈钢使用的危险温度。不锈钢材料在出厂时已经固溶处理，所谓固溶处理就是把钢加热至1050～1150 ℃后进行淬火， 目的是获得均相固溶体。奥氏体钢中含有少量碳， 碳在奥氏体中的固溶度是随温度下降而减小的。如0Cr18Ni9Ti , 在1100 ℃时， 碳的固溶度约为0. 2 % , 在500～700 ℃时， 约为0. 02 %。所以经固溶处理的钢，碳是过饱和的。

当钢无论是加热或冷却通过450～850 ℃时，碳便可形成( Fe 、Cr) 23C6 从奥氏体中析出而分布在晶界上。( Fe 、Cr) 23C6 的含铬量比奥氏体基体的含铬量高很多， 它的析出自然消耗了晶界附近大量的铬， 而消耗的铬不能从晶粒中通过扩散及时得到补充， 因为铬的扩散速度很慢， 结果晶界附近的含铬量低于钝化必须的的限量(即12 %Cr) ,形成贫铬区， 因而钝态受到破坏， 晶界附近区域电位下降， 而晶粒本身仍维持钝态， 电位较高， 晶粒与晶界构成活态———钝态微电偶电池， 电池具有大阴极小阳极的面积比，这样就导致晶界区的腐蚀。

引起常用奥氏体不锈钢晶间腐蚀的介质， 主要有两类。一类是氧化性或弱氧化性介质，一类是强氧化性介质，如浓硝酸等。常见的是第一类，下面列出常见引起奥氏体不锈钢晶间腐蚀的介质环境。

常见引起奥氏体不锈钢晶间腐蚀介质

在G. A. Nelson 编制的“腐蚀数据图表”中列出了常见的引起奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的介质：醋酸，醋酸+ 水杨酸，硝酸铵，硫酸铵，铬酸，硫酸铜，脂肪酸，甲酸，硫酸铁，氢氟酸+ 硫酸铁，乳酸，硝酸，硝酸+ 盐酸，草酸，磷酸，海水，盐雾，硫酸氢钠，次氯酸钠，二氧化硫(湿) ,硫酸，硫酸+ 硫酸铜，硫酸+ 硫酸亚铁， 硫酸+ 甲醇， 硫酸+ 硝酸， 亚硫酸， 酞酸， 氢氧化钠+ 硫化钠。

为了提高铬镍奥氏体不锈钢容器抗晶间腐蚀的能力， 必须针对具体的腐蚀环境， 依据腐蚀机理， 首先选材时可选超低碳不锈钢， 稳定化不锈钢， 焊接时选用正确的焊接方法， 恰当组合上述几种防止和控制措施， 才能取得好的效果， 不能单纯依赖焊后固溶或稳定化处理。