沿著材料晶粒間界先發(fā)生腐蝕,使晶粒之間喪失結(jié)合力的局部破壞現(xiàn)象稱晶間腐蝕。
1. 腐蝕特征
金屬材料發(fā)生晶間腐蝕時(shí),金屬外形尺寸幾乎不變,表面仍保持金屬光澤,但是,用顯微鏡觀察時(shí),可見(jiàn)晶粒周界受腐蝕,甚至晶粒脫落,腐蝕沿晶界發(fā)展。遇有外力時(shí),金屬表面會(huì)出現(xiàn)裂紋,并失去金屬聲音。
2. 影響因素
金屬材料晶間腐蝕的發(fā)生既取決于材料,也取決于介質(zhì)特征。在腐蝕介質(zhì)中,如果材料晶界區(qū)域和晶粒本體之間溶解速度不同,并且晶界溶解速度快于晶粒本體,則發(fā)生晶間腐蝕。對(duì)于不銹鋼,如果被敏化了,即在晶界處產(chǎn)生貧鉻區(qū),則必定會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。
另一方面,不是所有的情況都會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕,只有介質(zhì)能使晶界處呈現(xiàn)活化,而使晶粒本體產(chǎn)生鈍化時(shí),才使敏化了的不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕。大部分酸介質(zhì)、海水、原油等均易使不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕。
為了防止或減少不銹鋼晶間腐蝕的發(fā)生,應(yīng)盡量降低含碳量,當(dāng)不銹鋼中的含碳量降低到0.03%以下時(shí),則不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。在不銹鋼中加入適量的穩(wěn)定化元素鈦或鈮等,也可有效地防止晶間腐蝕的發(fā)生。因?yàn)檫@些措施都可以使不銹鋼晶界處不產(chǎn)生或少產(chǎn)生鉻的碳化物,從而在晶界處不產(chǎn)生貧鉻區(qū)。
3. 晶間腐蝕試驗(yàn)方法
我國(guó)目前有5種晶間腐蝕試驗(yàn)方法。
1. GB/T 4334.1《不銹鋼 10%草酸浸蝕試驗(yàn)方法》(又稱C法)
這種試驗(yàn)方法是檢驗(yàn)奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的篩選試驗(yàn)方法。該標(biāo)準(zhǔn)是將試樣在10%的草酸溶液中電解浸蝕后,在顯微鏡下觀察被浸蝕表面的金相組織,根據(jù)晶界形態(tài)或凹坑形態(tài)分類,來(lái)確定金屬試片的被腐蝕程度,并確定是否用其他方法進(jìn)一步試驗(yàn)。
這種方法主要能腐蝕各種碳化物,可測(cè)定因碳化鉻析出造成貧鉻引起的晶間腐蝕傾向,但不能測(cè)定因σ相析出而引起的晶間腐蝕。
2. GB/T 4334.2《不銹鋼 硫酸-硫酸鐵腐蝕試驗(yàn)方法》
這種試驗(yàn)方法是將試樣在硫酸-硫酸鐵溶液中煮沸后,以腐蝕率來(lái)評(píng)定金屬材料的晶間腐蝕傾向。
該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了試樣選取條件和制備方法,規(guī)定了試樣敏化處理?xiàng)l件,對(duì)試驗(yàn)用設(shè)備和儀器提出了要求。
這種試驗(yàn)方法可檢測(cè)出與碳化鉻析出有關(guān)的未經(jīng)穩(wěn)定化處理的奧氏體不銹鋼晶間腐蝕敏感性,也可檢測(cè)鋼中與存在可見(jiàn)。相有關(guān)的晶間腐蝕敏感性。但不能檢測(cè)含鉬奧氏體不銹鋼因。相引起的晶間腐蝕敏感性。
3. GB/T 4334.3《不銹鋼 65%硝酸腐蝕試驗(yàn)方法》(又稱X法)
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將奧氏體不銹鋼試樣在65%硝酸溶液中煮沸試驗(yàn)后,用腐蝕率評(píng)定金屬材料的晶間腐蝕傾向。
該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了腐蝕試樣的選取和制備方法,根據(jù)材料產(chǎn)品的類別、厚度來(lái)確定試樣的規(guī)格、尺寸、數(shù)量。規(guī)定了腐蝕試樣應(yīng)預(yù)先進(jìn)行敏化處理和敏化處理的條件。提出了應(yīng)采用的試驗(yàn)設(shè)備和儀器的要求。
這種試驗(yàn)方法能測(cè)出奧氏體不銹鋼因碳化鉻析出而引起的晶間腐蝕傾向,但不能測(cè)出由σ相引起的晶間腐蝕傾向。
試樣腐蝕試驗(yàn)后,用腐蝕率來(lái)評(píng)定晶間腐蝕傾向程度。腐蝕率的計(jì)算同GB/T 4334.2.
4. GB/T 4334.4《不銹鋼 硝酸-氫氟酸腐蝕試驗(yàn)方法》
這個(gè)試驗(yàn)用于檢驗(yàn)含鉬奧氏體不銹鋼在70℃的10%硝酸-3%氫氟酸溶液中的腐蝕率。本試驗(yàn)是將按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的經(jīng)固溶化處理,再經(jīng)敏化處理的試樣與供貨狀態(tài)下的試樣在同一條件下進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn),再按同一方法測(cè)定各自的腐蝕率。然后將供貨狀態(tài)試樣的腐蝕率與經(jīng)固溶并敏化處理試樣的腐蝕率對(duì)比,來(lái)評(píng)定材料的晶間腐蝕傾向。
該試驗(yàn)適用于含鉬奧氏體不銹鋼中因碳化鉻析出引起的貧鉻而導(dǎo)致的材料晶間腐蝕傾向,不能測(cè)定因σ相析出引起的品間腐蝕傾向。
試驗(yàn)后的腐蝕率計(jì)算方法同GB/T 4334.2.
5. GB/T 4334.5《不銹鋼 硫酸-硫酸銅腐蝕試驗(yàn)方法》(又稱T法)
這種晶間腐蝕試驗(yàn)法是經(jīng)常采用的一種方法。
將試樣放在配制好的硫酸-硫酸銅溶液中,連續(xù)煮沸16小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間,然后觀察試樣的腐蝕情況。
在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了試樣的制取方法,試樣的規(guī)格、尺寸及試驗(yàn)設(shè)備和儀器要求。規(guī)定了溶液配制方法。該試驗(yàn)還允許在腐蝕溶液中加入銅屑,并提出相關(guān)的要求。
標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)試樣是否先經(jīng)過(guò)敏化處理及不同成分奧氏體不銹鋼應(yīng)采用的敏化條件作出規(guī)定。
這種試驗(yàn)方法適用于奧氏體和奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼。適用于測(cè)定由于碳化鉻析出引起貧鉻而導(dǎo)致的材料晶間腐蝕傾向,但不能測(cè)定因σ相析出引起的晶間腐蝕傾向。
對(duì)試樣晶間腐蝕傾向的評(píng)定也不同于其他試驗(yàn)方法,它是將經(jīng)過(guò)腐蝕的試樣按規(guī)定彎曲成180°(壓力加工件及焊接件)或90°(鑄鋼件),彎曲后,試樣不出現(xiàn)晶間腐蝕裂紋為通過(guò)(合格)。還可用金相法評(píng)定,或用試樣落地是否失去金屬聲音來(lái)判斷。