碳化铬沉淀引起的晶间腐蚀表象规律及作用机理

碳化铬沉淀引起的晶间腐蚀

表象规律

奥氏体不锈钢含有少量的碳，它与铬及铁生成复乐的碳化物(CrFe)23C%。 当加热至高温时，碳化物溶解于γ相中，温度愈高，则碳化物溶解得愈多。这种状态可以用急速冷却方法保存在室温，形成过饱和固溶体(固溶处理)。过饱和固溶体是不稳定的，丁低温(400 ~850七)再加热时,碳化物会沉淀出来(敏化处理)。碳化物的析出通常是沿晶粒间界优先发生的，由于这种变化，使钢产生了晶间腐蚀趋向。敏化处哩的温度及时间和晶间腐蚀的关系表示在图3-10及图13-11中。在焊接时，靠近焊接处都有被加热到400~8s0的区域，因此焊接结构都有受晶问腐独而发生破坏的可能。从这些长达3000h的实验结果可以看出:晶间腐蚀的动力学曲线(图3-10)与一般熟悉的时效硬化的过程很相似;低温时效，可沉淀的量大，但达到这种最大沉淀量所需的时间也长。

进一步研究了敏化温度、晶间沉淀相形貌与晶间腐蚀之间的关系:高于730C敏化时，晶间的碳化铬是孤立的颗粒，晶间腐蚀趋势较小，这个研究结果可用来说明图3-12所示的晶界沉淀和晶间腐蚀曲线为什么不能光全一致的现象:高温敏化，虽然已开始晶界沉淀，却没有晶间腐蚀;低温敏化，则开始晶界沉淀及开始有晶间腐蚀的曲线趋于一致。

作用机理

解释晶间腐蚀现象的理论很多，较为广泛被接受的理论是铬的贫乏学说。敏化处理时，碳向晶粒间界的扩散较铬为快，因此在晶粒间界及其邻近区域的铬出于(CrFe)23C6在晶粒间界的沉淀而发生贫乏现象(图3-13)。如铬量降低到钝化所需的铬量极限以下，由于构成大阴极-小阳极的微电池，加速了沿晶粒间界的腐蚀。这种学说一方而能解释许多晶间腐蚀的现象，另一方面也有实验数据间接证实了铬的贫乏。例如0.22%C-18%Cr 88%Ni的不锈钢样品，经过两小时的敏化处理，并在冷的浓硫酸中溶解十天后，再分析溶液中铁、铬及镍的相对含量。由于腐蚀是沿晶界进行的，因此化学分析的结果(表3-2)可以代表邻近晶粒间界的化学成分，并证明了贫铬区图3-14铬在贫铬层内的存在。文献[3-13] 重复了这种工作，获得类似的结果，并分布曲线( [3-14])用定量金相法测定了晶界面积，从而计算出贫铬区的平均宽度(d为距碳化铬层之距离)约为(1 ~4)X10-Scm。文献[3-14] 则用恒电位法在晶间腐蚀电位对敏化后的18-8不锈钢进行腐蚀，依据通过的电量及腐蚀后的溶液分析可以计算各元素的腐蚀量，再应用定量金相法所测定的单位体积内的平均晶界面积，求出贫铬区的宽度，图3-14示出其结果，贫铭区的每一侧约为(1,5~2.0)X 10~ 'cm。

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