影响晶间腐蚀的因素

1.热处理温度与时间的影响——TTS曲线

在能够产生晶间腐蚀的电位区间,金属能否产生晶间腐蚀,以及腐蚀程度如何,均是由金属的热处理温度对晶间腐蚀的敏感性所决定的。

产生晶间腐蚀倾向与加热温度和时间范围的曲线,称为温度-时间-敏化(temperature-time-sensitivity, TTS)曲线。1Cr18Ni9钢晶界沉淀与晶间腐蚀的关系如图3.13所示。在曲线所包围的范围内为晶间腐蚀倾向区,其外部为非晶间腐蚀倾向区,可见,晶间腐蚀与碳化物的析出有关,但二者发生的温度和加热范围并不一致。在较低温度下,二者符合很好;在高温下(大于750℃),析出的碳化物是孤立的颗粒,高温下Cr也容易扩散,所以并不产生晶间腐蚀倾向;在600~700℃的温度范围内,易析出连续的、网状的Cr 23 型碳化物,晶间腐蚀倾向最为严重;温度低于600℃时,Cr和C的扩散速度随温度降低而变慢,需要更长的时间才能产生碳化物析出;温度低于450℃时,就难以产生晶间腐蚀。

TTS曲线是十分有用的研究晶间腐蚀的实验曲线,它可以表示出产生晶间腐蚀倾向的加热温度与时间的范围,可以比较各种影响因素对晶间腐蚀倾向的作用性质与范围,还可以为采取适当的防止腐蚀措施提供依据。

2.合金成分的影响

在不锈钢中,除了主要成分Cr、Ni、C外,还含有Mo、Ti、Nb等合金元素。它们对晶间腐蚀的作用如下。

(1)碳:奥氏体不锈钢中含碳量越高,碳向晶界扩散的倾向越大,晶界碳浓度越高,形成碳化物的量越大,晶间腐蚀倾向越严重,导致晶间腐蚀的碳的临界浓度为0.02%(质量分数)。钢中碳含量不仅影响晶间腐蚀的最大深度,而且随含碳量增加,碳化物析出的温度范围加大,开始析出碳化物的时间变短。

(2)铬:铬能提高不锈钢耐晶间腐蚀的稳定性。当铬含量较高时,可降低碳的活度,允许增加钢中含碳量。例如,当不锈钢中铬的质量分数从18%提高到22%时,碳的质量分数允许从0.02%增加到0.06%。

(3)镍:镍可以增加不锈钢晶间腐蚀敏感性。由于镍是非碳化物形成元素,含镍量提高,会提高碳的活度,降低碳在奥氏体钢中的溶解度,促进碳的扩散及碳化物的析出。同为非碳化物形成元素,硅也有类似的作用。

(4)钛、铌:钛、铌都是强碳化物形成元素,它们同碳的亲和力大于铬与碳的亲和力,能先于碳化铬形成之前与碳结合,高温时能形成稳定的碳化物TiC及NbC,减少了碳在回火时的析出,从而防止了铬的贫化,降低了不锈钢晶间腐蚀倾向。

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