ASM手冊(cè)腐蝕卷:奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕
ASMHandbookVolume13Corrosion“冶金因素對(duì)腐蝕的影響”一節(jié)中奧氏體不銹鋼部分的翻譯整理如下,其中帶“”符號(hào)的句子為意譯。

受冶金因素影響的腐蝕最為常見(jiàn)的是晶間腐蝕。
如果晶界的腐蝕速率大于晶體內(nèi)部,那么將出現(xiàn)晶間腐蝕(原文如此,個(gè)人不太理解)。腐蝕速率的不同源于晶界和晶體內(nèi)部成分的差異。
(極化曲線的內(nèi)容略去)
許多合金系統(tǒng)都會(huì)發(fā)生晶間腐蝕。不過(guò),人們對(duì)不銹鋼晶間腐蝕的研究最多。(不銹鋼的晶間腐蝕較為常見(jiàn))
碳的分布對(duì)這些合金(鐵素體、奧氏體、雙相及馬氏體不銹鋼)抗晶間腐蝕能力的影響最為明顯,但氮和金相的影響同樣重要。
1035℃碳化鉻能夠完全溶于奧氏體。但如果從這個(gè)最高溫度冷卻或者重新加熱到425815℃(如焊接、熱處理等)碳化鉻會(huì)在晶界沉淀。晶界上的鉻含量高于基體。
如果奧氏體不銹鋼能夠快速冷卻到425℃以下,就不會(huì)出現(xiàn)碳化物沉淀,也就不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕敏感性。如果重新加熱到425815℃進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理,將會(huì)出現(xiàn)碳化物沉淀和晶間腐蝕敏感性。碳化鉻的最大沉淀速度出現(xiàn)于675℃。碳鋼和低合金鋼通常在這一溫度區(qū)間進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理,因此對(duì)于需要進(jìn)行消除應(yīng)力處理的異種鋼焊接接頭,應(yīng)注意不銹鋼的選材。
3.2、晶間腐蝕的預(yù)防措施
鈦Ti和鈮Nb與碳的親合力要比鉻Cr強(qiáng),能夠形成更穩(wěn)定的化合物,進(jìn)而避免碳化鉻的沉淀。常見(jiàn)的含有穩(wěn)定化元素Ti、Nb的穩(wěn)定化不銹鋼有321和347。321含有不少于5xC+N%的Ti,347含有不少于8Xc%的Nb。Ti作為穩(wěn)定化元素時(shí),應(yīng)考慮氮N的存在,除了氮化鉻的沉淀是個(gè)問(wèn)題之外,氮化鉻也種非常穩(wěn)定的化合物。Ti容易與N形成化合物,因此需要添加足夠的Ti才能與碳形成化合物。
上圖為四種不銹鋼拼接后置于HNO3/HF熱溶液中的焊縫腐蝕情況。左上角為304L,右上角347(含Nb),左下角321(含Ti)、右下角為304。從圖中可以看出低碳不銹鋼、含穩(wěn)定化元素的不銹鋼的抗蝕能力要優(yōu)于304。還要以發(fā)現(xiàn),敏化區(qū)是偏離焊縫的。
刀蝕是一種局部晶間腐蝕。焊接過(guò)程中,基體金屬立即與熔合線連接,被加熱到足夠高的溫度使穩(wěn)定碳化物溶解,但足夠快的冷卻速度能夠防止碳化物的沉淀。隨后的焊接將使這一狹小區(qū)域達(dá)到穩(wěn)定的碳化物和碳化鉻出現(xiàn)沉淀的溫度區(qū)間。碳化鉻的沉淀將使這一與熔合線毗鄰的狹小區(qū)域?qū)чg腐蝕敏感。
3.4、晶間腐蝕傾向試驗(yàn)(略)
對(duì)晶間腐蝕敏感的奧氏體不銹鋼,對(duì)晶間型應(yīng)力腐蝕也敏感。
3.6、鐵素體、馬氏體的影響
3.7、相的影響
除了腐蝕性能,相也會(huì)影響材料的機(jī)械性能。雖然它與高溫鐵素體(-鐵素體),但它可以直接從奧氏體轉(zhuǎn)化而來(lái)。
最重要的問(wèn)題是,與相有關(guān)的奧氏體不銹鋼腐蝕,發(fā)生在相可用顯微鏡判定之前。暴露于675℃的,低碳含鉬奧氏體不銹鋼(如316L和CF3M)或穩(wěn)定化不銹鋼(如321和347)在HNO3及一些情況下的Fe2(SO)4-H2SO4,會(huì)出現(xiàn)晶間腐蝕敏感性。這無(wú)法用碳化鉻沉淀來(lái)解釋,而通過(guò)光學(xué)顯微鏡也針?lè)ㄓ^察到相。但一些敏化鋼確實(shí)存在網(wǎng)狀相,并被假定(beenasummed)是引起晶間腐蝕的原因。這種假設(shè)認(rèn)為在出現(xiàn)可觀察的相之前,其影響產(chǎn)生于(feltthrough)前體或不可見(jiàn)相。所以在晶間腐蝕傾向試驗(yàn)中,應(yīng)考慮不可見(jiàn)的相,雖然它對(duì)腐蝕性能的影響只出現(xiàn)于像HNO3這種強(qiáng)氧化環(huán)境中。

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