晶間腐蝕:金屬材料在特定腐蝕介質(zhì)中沿晶界發(fā)生的局部選擇性腐蝕。晶界是不同晶粒之間的邊界。由于晶粒有不同的取向,原子在結(jié)處的排列必須逐漸從一個(gè)取向轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)取向。因此,晶界實(shí)際上是一種“表面”不完整的結(jié)構(gòu)缺陷。由于晶格畸變的增加,晶界處原子的平均能量高于晶內(nèi)。較高的能量稱為晶界能。純金屬晶界在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕速率比晶體的腐蝕速率快,這是因?yàn)榫Ы绲哪芰扛?,原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
將1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼加熱到1050 ~ 1150℃,固溶碳的固溶度為0.10 ~ 0.15%,然后淬火。經(jīng)固溶處理的1Cr18Ni9鋼是一種碳過飽和體,不會產(chǎn)生晶間腐蝕。在700 ~ 800℃的溫度范圍內(nèi),碳的固溶體不超過0.02%,過飽和碳將從奧氏體中完全或部分析出。這時(shí),碳會擴(kuò)散到晶界和結(jié)合鐵和鉻在晶界形成硬質(zhì)合金Cr23C6鉻含量高、消耗鉻在晶界面積,和鉻粒內(nèi)擴(kuò)散速度慢得多比在晶界,在晶界區(qū)消耗的鉻沒有時(shí)間補(bǔ)充,因此在晶界區(qū)形成鉻貧區(qū)。對于不銹鋼來說,由于晶界鈍化狀態(tài)的破壞,晶界上析出的碳化鉻周圍的貧鉻區(qū)成為陽極區(qū),而碳化鉻和晶粒處于鈍化狀態(tài)成為陰極區(qū)。在腐蝕介質(zhì)中,晶界和晶粒形成活化的鈍化微胞。電池陰極大,陽極面積比小,加速了晶界區(qū)域的腐蝕。
σ相晶間沉淀理論:對于低碳高鉻高鉬不銹鋼,不存在鉻不良條件,但在650 ~ 850℃熱處理時(shí),會形成42 ~ 48%的鉻σ相FeCr金屬間化合物。在過鈍化電位下,相腐蝕嚴(yán)重。陽極溶解電流急劇上升。σ可能是相本身的選擇性溶解。σ相FeCr金屬間化合物只能溶解在強(qiáng)氧化介質(zhì)中。因此,必須用65%的強(qiáng)氧化沸騰硝酸檢測這類腐蝕,使不銹鋼的腐蝕電位達(dá)到過鈍化區(qū)。
不銹鋼的晶間腐蝕是沿晶界優(yōu)先發(fā)生的腐蝕。從20世紀(jì)30年代到50年代,它曾是最受關(guān)注和最常見的腐蝕失效形式。雖然不銹鋼的敏化晶間腐蝕事故已經(jīng)大大減少,但非敏化晶間腐蝕的研究和解決仍需要人們繼續(xù)努力。