在18-8型不銹鋼的焊縫金屬中滲入穩(wěn)定化合金元素鈦、鈮、鋯等,可以消除圖3-1a和圖3-1b兩種形式的晶間腐蝕,但又可能會出現(xiàn)如圖3-1c中的腐蝕現(xiàn)象,即順著焊縫金屬的熔合線發(fā)生像刀切一樣的腐蝕,稱它為刀狀腐蝕。刀狀腐蝕是順著焊縫熔合線向板厚度方向深人,并慢慢地向母材金屬和焊縫金屬發(fā)展,如圖3-3所示。刀狀腐蝕將成為制約焊接結(jié)構(gòu)使用壽命的薄弱環(huán)節(jié)。
刀狀腐蝕只是焊接接頭出現(xiàn)的一種特殊的晶間腐蝕,它也與Cr的C化合物(Cr23C6)析出有關(guān)。它經(jīng)歷了高溫過熱和中溫敏化兩個(gè)熱過程而發(fā)生的。
1. 高溫過熱是指含鈦或含鈮的奧氏體不銹鋼中,碳和鈦或鈮的親合力比鉻大,首先形成鈦或鈮的碳化物。若鋼中鈦或鈮的含量足夠高時(shí)就不會形成鉻的碳化物,且保證奧氏體不銹鋼中鉻的含量不降低,不會出現(xiàn)貧鉻現(xiàn)象,此時(shí)具有較高的抗晶間腐蝕能力。但是,在焊接時(shí),在焊接熱影響區(qū)過熱區(qū)的高溫下,鈦或鈮的碳化物向奧氏體相溶解。在高溫下,碳比鈦或鈮的擴(kuò)散速度大得多,所以溶解的碳可以迅速向晶界處遷移。冷卻后,奧氏體相溶解有較多的鈦或鈮原子,而晶界處含有較多的碳原子,鈦或鈮就失去了穩(wěn)定碳的作用。
2. 中溫敏化是指溶解了鈦或鈮的碳化物的焊接接頭被加熱(如多層焊或工作溫度)到450~850℃的危險(xiǎn)溫度,鈦或鈮在奧氏體相里的擴(kuò)散速度非常慢,沒有可能移到晶界使碳再次與鉻結(jié)合,于是在晶界附近的Cr在此處形成碳化鉻,產(chǎn)生Cr的碳化物,使晶界貧鉻而產(chǎn)生一種特殊的晶間腐蝕。由于是在焊縫兩側(cè)的對稱的較窄區(qū)域發(fā)生的,形如刀狀,故稱之“刀狀腐蝕'。