缝隙腐蚀 (1)-金属腐蚀学.pptx

金属腐蚀学局部腐蚀 晶间腐蚀主讲人：张帮彦01Chapter章节晶间腐蚀01晶 间 腐 蚀晶间腐蚀晶间腐蚀是金属在适宜的腐蚀环境中沿着或紧挨着材料的晶粒间界发生和发展的局部腐蚀破坏形态。晶间腐蚀从金属材料表面开始，沿着晶界向内部发展，使晶粒间的结合力大大丧失，以致材料的强度几乎完全消失。01晶 间 腐 蚀晶间腐蚀的特点危害性很大宏观上可能没有任何明显的变化但材料的强度几乎完全丧失经常导致设备的突然破坏应力腐蚀开裂的起源晶间腐蚀常常会转变为沿晶应力腐蚀开裂，成为应力腐蚀裂纹的起源有效利用在极端的情况下，可以利用材料的晶间腐蚀过程制造合金粉末01晶 间 腐 蚀晶间腐蚀产生的原因多晶体的金属和合金本身的晶粒和晶界的结构和化学成分存在差异。晶界处的原子排列较为混乱缺陷和应力集中位错和空位等在晶界处积累晶界处溶质、各类杂质（如S、P、B、Si 、C）吸附和偏析晶界处析出沉淀相（碳化物、 ? 相等）导致晶界与晶粒内部的化学成分出现差异，产生了形成腐蚀微电池的物质条件。晶界为阳极，晶粒为阴极。晶界的面积很小，构成“小阳极-大阴极”。01晶 间 腐 蚀晶间腐蚀机理具有代表性的理论模型主要有：贫化理论、相沉淀理论和晶界吸附理论等。晶间腐蚀的机理 贫化理论第二相析出理论晶界吸附理论均认为晶界区存在局部微观阳极。(CrFe)23C6析出相附近Cr含量降低01晶 间 腐 蚀贫化理论奥氏体不锈钢为例：敏化处理（450~850℃保温或缓冷）——晶界析出复杂碳化物(CrFe)23C6 ，使晶界产生严重的贫Cr区。晶粒与晶界及其附近区域构成大阴极（钝化）—小阳极（活化）的微电池，从而加速了晶粒间界区的腐蚀。01晶 间 腐 蚀第二相析出理论用于解释低碳或超低碳不锈钢晶间腐蚀敏感性。б相是FeCr 的金属间化合物，含Cr为18%～54%，б相在晶界的析出，同样会引起晶界区贫铬，由此导致晶间腐蚀。超低碳不锈钢，特别是高铬、含钼钢在650～850℃加热或热处理时，易析出б相。01晶 间 腐 蚀晶界吸附理论在强氧化性热浓的“硝酸+重铬酸盐”介质中，经1050℃固溶处理的超低碳18—8型奥氏体不锈钢等也能产生晶间腐蚀。经过研究，将这类晶间腐蚀归于晶界吸附溶质P等产生电化学侵蚀而造成晶界吸附性溶解所致。P、C对14Cr-14Ni不锈钢在沸腾的5mol?L-1HNO3+4g?L-1Cr6+溶液中的晶间腐蚀的影响01晶 间 腐 蚀晶间腐蚀影响因素冶金因素的影响：以不锈钢为例，无论是奥氏体不锈钢还是铁素体不锈钢，晶间腐蚀的倾向均随碳含量的增加而增大。Cr、Mo含量增大，可降低碳的活度，从而降低不锈钢的晶间腐蚀倾向；而Ni、Si对碳的影响作用恰恰相反，因而加速不锈钢的晶间腐蚀倾向。不锈钢中加入与C亲和力强的Ti、Nb，能够优先于Cr而与C结合成碳化物TiC、NbC，降低产生晶间腐蚀的倾向。B在晶界的吸附减少了C、P在晶界的偏聚。粗晶较细晶组织的晶间腐蚀倾向大，因粗晶晶界部位的碳化物密度比细晶大。01晶 间 腐 蚀晶间腐蚀影响因素热处理因素的影响：热处理过程影响晶间碳化物的沉淀，进而影响晶间腐蚀的倾向性。不过晶界沉淀的开始并不意味着晶间腐蚀敏感性的开始。高温敏化，虽然已开始晶界沉淀，但晶界铬的碳化物是孤立的颗粒，晶间腐蚀趋势较小，甚至没有晶间腐蚀；低温敏化，晶间的碳化铬在晶界面上形成连续的片状，晶间腐蚀趋势增大。01晶 间 腐 蚀晶间腐蚀影响因素环境因素的影响：凡是能促使晶粒表面钝化，同时又使晶界表面活化的介质，或者，可使晶界处的沉淀相发生严重的阳极溶解的介质，均为诱发晶间腐蚀的介质。那些可使晶粒、晶界都处于钝化状态或活化状态的介质，因为晶粒与晶界的腐蚀速度无太大差异，不会导致晶间腐蚀发生。温度等因素的影响主要是通过晶粒、晶界或沉淀相的极化行为的差异来显示的。01晶 间 腐 蚀晶间腐蚀控制措施降低钢种有害元素C、N、P等的含量，提高钢的纯净度。低碳不锈钢，甚至是超低碳不锈钢，可有效减少碳化物析出造成的晶间腐蚀。添加少量稳定化元素，控制晶界吸附和抑制晶界沉淀。如添加Ti或Nb，与C优先生成TiC或NbC，以避免或减少(CrFe)23C6在晶界析出。通过调整钢的成分，形成双相不锈钢，如在奥氏体中加入5～10％的铁素体。由于相界的能量更低，碳化物择优在相界析出，从而减少了在晶界的沉淀。01晶 间 腐 蚀晶间腐蚀控制措施采用合理的热处理工艺，如对于加入稳定化元素Ti、Nb的奥氏体不锈钢，应在850～900℃下进行稳定化处理，避免快速析出(CrFe)23C6的600～750℃的敏化温度。采用固溶处理，以不使碳化物析出的极快速度冷却，抑制碳化物在晶界析出。恰当地控制晶粒度，使晶粒合理地细化。适当的冷加工。在敏化前进行30－50％的冷形变，可以改变碳化物的形核位置，促使沉淀相在晶内滑移带上析出，