不銹鋼在腐蝕介質(zhì)作用下,在晶粒之間產(chǎn)生的一種腐蝕現(xiàn)象稱為晶間腐蝕。
產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼,當(dāng)受到應(yīng)力作用時,即會沿晶界斷裂、強度幾乎完全消失,這是不銹鋼的一種最危險的破壞形式。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在焊接接頭的熱影響區(qū)(HAZ)、焊縫或熔合線上,在熔合線上產(chǎn)生的晶間腐蝕又稱刀線腐蝕(KLA)。
不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質(zhì)量分數(shù)必須大于10~12%。當(dāng)溫度升高時,碳在不銹鋼晶粒內(nèi)部的擴散速度大于鉻的擴散速度。因為室溫時碳在奧氏體中的溶解度很小,約為0.02%~0.03%,而一般奧氏體不銹鋼中的含碳量均超過此值,故多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散,并和鉻化合,在晶間形成碳化鉻的化合物,如(CrFe)23C6等。
鉻沿晶界擴散的活化能力162~252KJ/mol,而鉻由晶粒內(nèi)擴散活化能約540KJ/mol,即:鉻由晶粒內(nèi)擴散速度比鉻沿晶界擴散速度小,內(nèi)部的鉻來不及向晶界擴散,所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內(nèi)部,而是來自晶界附近,結(jié)果就使晶界附近的含鉻量大為減少,當(dāng)晶界的鉻的質(zhì)量分數(shù)低到小于12%時,就形成所謂的“貧鉻區(qū)”,在腐蝕介質(zhì)作用下,貧鉻區(qū)就會失去耐腐蝕能力,而產(chǎn)生晶間腐蝕。
含碳量超過0.03%的不穩(wěn)定的奧氏體型不銹鋼(即不含鈦或鈮的0Cr18Ni9不銹鋼),如果熱處理不當(dāng)則在某些環(huán)境中易產(chǎn)生晶間腐蝕。這些鋼在425-815℃之間加熱時,或者緩慢冷卻通過這個溫度區(qū)間時,都會產(chǎn)生晶間偏析,這樣的熱處理造成碳化物在晶界沉淀(敏化作用),并且造成最鄰近的區(qū)域鉻貧化使得這些區(qū)域?qū)Ωg敏感。
敏化作用也可出現(xiàn)在焊接時,在焊接熱影響區(qū)造成其后的局部腐蝕。
最通用的檢查不銹鋼敏感性的方法是65%硝酸腐蝕試驗方法。試驗時將鋼試樣放入沸騰的65%硝酸溶液中連續(xù)48h為一個周期,共5個周期,每個周期測定重量損失。一般規(guī)定,5個試驗周期的平均腐蝕率應(yīng)不大于0.05mm/月。