奥氏体不锈钢晶间腐蚀研究状况.pdf

第36卷第3期
江苏化工
Vo1 36 Na 3
2008年6月
I iangsu Chemical Industry
lun 2008
工艺与装备
奥氏体不锈钢晶间腐蚀研究状况
张胜寒,边娜,史艳玲,韩丽悪
(北电力大学环境科学与に程学院,河北保定071003)
摘要:介绍了奥氏体不锈钢的特点,细分析了奥氏体不锈钢发牛晶间焫蚀的机理、原因、影响?素,并且提出了防
上晶间腐蚀的有效措施。
关键词:奥氏体不锈倒;品间腐蚀;影响因素;防止措施
中图分类号:1Q0509*1文献标识码:A文章编号:1002-1116(2008)03-0045-03
奥氏体不锈钢按主要纽织状态分为马氏休、铁素铬的扩散速度,因此,在碳化物周围的固渀体内即在晶
体、奥氏体3大类,其中以奥氏体不锈钢成用最广泛,粒间界及其邻近的区域的铬由于Gr:c。碳化物析出,
占到总量的70%6~80%。它具有ド常优越的不锈性、含量大大降低,而品内的铬义来不及向品界扩散,?而
耐蚀性、高温性、低温性、磁性以及良好的工艺性。形成贫铬区。当铬的含量低」钝化所需的絡含量(大
ど能抗腐独是因为共表面能ル成一层具有保护性的。约12%0)纯态受到破坏电位下降、面晶内仍保持
化膜(CェO3)。然而,一且这层钝化膜遭到破坏,而又
缺乏自钝化的条件或能力,不锈钢就公发生腐供。奥
态,从而构成了人阴极(基体)和小阻极(晶界区的贫
氏休不锈钢有应力腐蚀、晶间腐蚀、点腐蚀、隙腐络区)的微电偶电池,速了品粒间界的腐蚀。
蚀等倾向,其中最危险的是晶间腐蚀。为了防止不绣
碳化物沉淀(G3C。)析出的温度为450~850C.
创的品间腐蚀,必须对不锈钢的特性及其发生品间腐这是不锈钢晶间腐蚀的敏化温度范,也称其为危
蚀的规律有一个深刻的、全面的了解。
险温度范围。
奥氏体不锈钢最大特点是耐腐、耐高温、耐低
2不锈钢晶间腐蚀原因分析
温,其基体电极电位高,不容易发生电化学腐蚀。但是
奥氏休不銹钢在一定温度范围内慢冷却吋,在晶界21碳化铬沉淀引起的晶间腐蚀
上有高铬的碳化物CC。析出,造成碳化物邻近部分
不锈屮碳与铬形成复杂的不稳定的间隙化物
贫铬,引发品问腐忸倾向,基体的电枚电位下降,其耐C:C。,分了呈正交品格结构,此种碳化物与铁的亲和
腐蚀性也人人降低。
力较强,在高温时,形成的(Cr、Fe)2C。溶于具有体心
奥氏体不锈钢“的机械性能比较低,和鉄素体不立方晶格的相中,温度愈高则碳化物溶解的愈多。这
琇钢一不能热处理强化,但可以通过冷加工变形的种状怒以急速冷却方法保存作室温时,形成过饱和固
方法,利用加工硬化作用提高它们的强度?不锈钢対溶体,但缓慢冷过程中,碳化物为了保持半衡,公
晶间腐蚀及应力腐蚀比较敏感.需通过适当地合金添
加剂及工艺措施消除。
从固溶体屮析出。过饱利和固溶体不是稳定的,在敏化
处理温度"(450~850C)再加热时,碳化物沿品粒间
1不锈钢晶间腐蚀机理
界优先析出,奥氏体不锈钢疒产生晶间腐蚀趋势。当温
在一定的温度(450~8500)范圃内奥氏体内的度尚丁730(时,品的碳化备是狐立的颗粒,品间腐
过饱利会与固溶体的铬结合形成Gr,C。化物在品似趋势小:低丁650C时,晶间的碳化铬代晶界面上形
粒间界沉淀析出,由于碳向晶粒间界的扩散速度人于成连的片状,晶间腐似趋势嶒大
收稿日期:2008-04-29
作者简介:张胜寒(1962-),男,河北保定人,教授,博十生.导师,主要研究方问为材料发和金属腐似。电话:0312
7523072, E-mail: hangs(@, nccpubd cdu cno
O7994-2008chinaAcademicournatectonicublishingHouse.arighsreservedhp.//www.cnki.ne
46
苏化
22相沉淀引起的晶间腐蚀
在奥氏体不锈钢的相结构中,如果仪仪是单相
超低碳不锈钢晶间腐蚀,是由于σ相(FeCr的金奥氏体时,抗晶间腐蚀性能较差。但如果在其组织结
属间化合物)在品界的析出,引起品界区域贫络,导致构中存在铁素体时,形成树枝状的奥氏体?铁素体双
产生晶间腐蚀。由于o相比Y相耐腐蚀,在强氧化-相组织,能大大提高抗晶间腐蚀的能力,因为铁素休中
还原电位下,o相产牛选择性的晶间腐蚀。
铬的含量远大于奥氏体中的铬含量,供素体中的大量
2.3MC沉淀引起的晶间腐蚀
的铬会及时析与碳结个,间不至于在晶界处形成贫
不锈钢中含有定量的M元素,在500~900℃范铬区
围内加热,同时在氧化介质中『:作,融合线区会出现沿33热处理工艺的影响
晶界的腐似。在熔化焊接吋,这个部位要加热到固相
由丁碳和铬的扩散速率不同,晶间腐蚀倾问受加
线附近的高温,不仪M2C。完全溶解,第2次加热时,热温度利加热时间“两个因素的影响,恰当的热处理
IC、NC也全部溶解?,这些碳化物都会沉淀,并且选择和合理的操作可以消除贫铬区、稳定金属组织。
都沿晶界进行。在级慢冷却过程中,溶解后的M2
450~850C为奥氏体不锈敏化温度,故可将温
以树枝状形态的MC沉淀,在氧化介质中,MC可以被度控制在450C以ド,在此温度不会产生Cr:C;将温
溶解而导致刀线腐。
度升高到850C以上,提高Cr的扩散速度,使足够的
24吸附沉淀引起的晶间腐蚀
铬在晶界处与碳结合,就不会在晶界处形成贫铬区
不锈钢中含有少量的杂质磷り,磷在晶界面产生就会降低发生晶间腐似的儿率。
吸附,与品界交互作用,品界处部分球状恹化物受侵
不锈钢作加热过程中,在敏化温度区停留时间越
蚀。在900~1000C,晶界有少量的球状碳化物受侵短,发生品间腐蚀的机会越小。
蚀,温度越高,吸附越小,在钢的熔点(1458~14703.4腐蚀介质的影响
C)吸附消失。?此在亚温相P到熔点才完全浴解。
腐蚀介质的种类与成分组成不仅决定是否
不锈钢晶间腐蚀的影响因素
起品间腐似,而且也影响品间腐似的程度。通常奥氏
体不锈钢在酸性介质中遭受的晶问腐蚀较为严重,在
3.1化学成分的影响
硫酸或硝酸屮添加氧化性阳离了如Cu、g'及CrP
碳元素:是对不锈钢敏化起着重要作用的关键性等都将加速品界阳极浴解的速度,即加速品间腐蚀。
元素?,含碳量愈高,碳的扩散量愈多,碳化物形成的
就多,铬的消耗量就大.使得品问腐倾向渗入品界的
不锈钢晶间腐蚀的防止措施
深度加人。
为了防止不锈钢晶间腐似可『以通过改变不锈钢的
络元素和镍元素:铬含量增加付,有利于贫铬化学成分利热处理工艺两条途径。具体措施为
区与富区含络量的半衡,从而降低了品间腐蚀的敏
(1)降低不锈钢中的碳含量。这是防止不绣钢晶
感性;含镍量增加可降低碳在不锈钢中的溶解度,并促间腐蚀的最重要的措施。一般认为不绣钢巾含碳
进碳化物(C2C)的析出和长大,所以镍的含量增加量降低到0.03%以下(所谓超低碳不钢)便避免
会增加晶腐蚀敏感性
晶间腐侠
氮元素:氮的含量最好控制在010%以下
(2)在不锈钢中加入铌和钬。加入与碳亲和力很
可以降低晶间腐蚀的敏感性。降低氮含量,既增强抗强的心素或钛,生成稳定碳化物,从而防止品间腐蚀
晶间腐蚀的能力,又増加了钢的强度和韧性。
的发生.。