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奥氏体不锈钢的晶间腐蚀

文章出处:上海宝屿 人气:发表时间:2017-04-10 09:34

1、什么是晶间腐蚀:
        Cr-Ni奥氏体为不锈钢的晶间腐蚀是在特定的腐蚀介质中材料的晶粒边界受到腐蚀使晶粒之间失去结合力,使这部位的强度,塑性丧失。冷弯时出现裂纹,或脆断或晶粒脱落且落地无声的一种局部腐蚀现象。
2、铬—镍奥氏体不锈钢敏化态晶间腐蚀的原因:
        晶间腐蚀与晶界碳化物沉淀(析出)有关,将铬—镍不锈钢加热到高温(1000︿1150℃;随钢种而异)保温后快冷(水冷),此时铬-镍不锈钢中含碳量在0.02—0.03以上时.碳在钢中即处于过饱和状态,随后在不锈钢的加工及设备制造和使用过程中,若再经过450︿850℃的敏化温度加热(如焊接后使用,则钢中过饱和的碳以Cr23C6(M23C6)的形式优先晶介析出,使钢产生晶间腐蚀趋向。碳化物在晶介析出,其中含70-75%铬,由于碳从晶内向晶介扩散速度较铬快,晶介碳化物形成时耗用的铬基本不是取晶内,而是吸取晶介附近上铬,从而使晶介的铬量降至钝化的极限量12%以下,而晶粒内仍保持18%左右,即具有足够钝化能力,这样,晶粒与晶界构成微电池,晶界为阴极,受到加速腐蚀,逐渐产生晶间腐蚀现象,低温敏化时,晶介析出和晶间腐蚀趋向一致,所以敏化温度达到650℃作为敏化温度,来检验晶间腐蚀倾向的原因,一般﹥730℃敏化碳化物呈孤立颗粒状析出,贫铬区不连续,晶间腐蚀趋向小,低于650℃敏化,碳化物连续呈片状析出,贫铬区连续晶间腐蚀趋向大,
 3、产生晶间腐蚀倾向的影响因素及控制方法:
(1)、碳:形成碳化物在晶介析出一般C%控制0.025%,先进的AOD,Vod精炼炉可提供大工业化规模生产C≤0.03超低碳不锈钢的能力,以避免晶间腐蚀产生。
(2)、铬,镍:
          主要是对碳的活性的影响,钢中与碳结合力强的元素如铬钼降低碳的活性,而碳的活性与碳在奥氏体中溶解度成正比,因此铬钼必然降低碳的溶解度,所以敏化加热时碳化物的析出亦减少另外镍硅等元素不形成碳化物是提高碳的活度的元素,故增加晶间腐蚀的倾向性,  可见,铬提高耐晶间腐蚀性能,镍改善热穿孔的毛管表面质量,但需要控制铬镍比即铬/镍<1.72,使管坯铁素体量<1.5级.提高镍降低铬,即降低铬镍比,就降低了耐晶间腐蚀的倾向。
(3)、钛:
          为防止晶间腐蚀产生的办法,除降低碳含量之外,也可向钢中加入钛,因为钛和碳的亲和力比铬和碳的亲和力强,避免晶间析出铬的碳化物,造成晶介贫铬,使钢具有高的耐晶间腐蚀性能,即向钢中加入钛和铌,优先形成碳化钛和碳化铌,一般标准中控制钛含量为Ti=5(C-0.02) ︿0.8,钢中含钛量的增加往往造成成品和半成品的质量下降,唯一办法是降低钢的中碳和氮(最好控制在0.05︿0.06%)含量。 
4、热处理工艺的影响:
         为防止铬镍奥氏体不锈钢产生敏化态晶间腐蚀除成功控制根本条件外,必须正确有热处理工艺保证,为使钢中钛与碳充分形成TiC,热处理温度和时间起决定作用TiC在800℃时开始形成在900℃时形成数量最多,随后在温度升高TiC数量下降。所以采用稳定化处理即在保温2小时,空冷,使TiC在晶内充分析出,可以明显提高耐晶间腐蚀性能,为使缩短热处理时间,并使材料充分软化,尤其当碳钛含量较高时,为使力学性能达到标准要求,钢管多采用固溶修理工艺为1000℃︿1050℃,水冷,此时固溶的钛量较900℃时增加,为保证晶间腐蚀合格。必须相应高Ti/C的值,含钛不锈钢标准中的上限温度≥1100℃应尽量避免采用尤其是钢中的Ti/C值偏低时,晶间腐蚀不容易合格。
5、组织的影响:
(1)、粗晶钢比细晶钢的晶间腐蚀倾向大,因为在一定体积内粗晶钢的晶界可能较细晶少,在固溶敏化制度处理后(650℃2小时或670℃1小时。Cr23C6沉淀数量一定时粗晶的晶介碳化物密度比细晶大,使粗晶晶介贫铬的倾向增大,热处理温度过高,易形成粗晶,尤其采用电接触加热理时,凭目测往往会超温,造成晶粒粗大,晶间腐蚀不合格。
(2)、铁素体前述化学成份的控制铬/镍<172钢中含有5-15%铁素体相,可降低晶间腐蚀的倾向,少量铁素体的存在对铬-镍奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀性能有好处。可是因为Cr23C6会优先在铁素体相的界面上析出,减少了在奥氏体晶介析出,而铬在铁素体相中的扩散速度大1000倍。明显减轻晶介贫铬程度。提高耐晶间腐蚀性能。 
(3)、奥氏体不锈钢在冷加工后,如能保持稳定的奥氏体组织,不仅对均匀腐蚀无影响,且能南提高耐晶间腐蚀性能。冷加工主要是因为敏化温度下铬的碳化物沿滑移线呈不连续状析出,降低了晶界析出量,从而提高钢的耐晶间腐蚀性能,但奥氏体不锈钢容易冷作硬化,材料难以加工。
这种防止晶间腐蚀的方法受到限制。
(4)、重新固溶处理使析出碳化物重新溶解,贫铬区消失可以提高钢的耐晶间腐蚀性能,如处理焊接件有好处,处理大部件困难,较难采用。
(5)、延长敏化处理时间,可使用铬足够长的时间扩散至晶间介区,消除晶介贫铬现象,实际上要进行上百小时,不实际。总之,晶间腐蚀的影响因素是化学成份控制,尤其是钛/碳比及正确的热处理工艺。

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