在某些合金介質體系中,常發(fā)生嚴重的晶間腐蝕。例如,奧氏體不銹鋼在弱氧化介質(如曝氣海水)或強氧化介質(如濃硝酸)等特定腐蝕介質中可能產生嚴重的晶間腐蝕。
晶間腐蝕:金屬材料在特定腐蝕介質中沿晶界發(fā)生的局部選擇性腐蝕。晶界是不同晶粒之間的邊界。由于晶粒有不同的取向,原子在結處的排列必須逐漸從一個取向轉變?yōu)榱硪粋€取向。因此,晶界實際上是一種“表面”不完整的結構缺陷。由于晶格畸變的增加,晶界處原子的平均能量高于晶內。較高的能量稱為晶界能。純金屬晶界在腐蝕介質中的腐蝕速率比晶體的腐蝕速率快,這是因為晶界的能量高,原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
在含Cr6 +的硝酸介質中,選擇cr14ni14和1cr18ni11ti高純Cr Ni不銹鋼,研究了C、P、Si和B對非敏化晶間腐蝕的影響;0.1%, P & gt= 0.01%,有顯著危害;當Si含量接近Cr - Ni不銹鋼的正常含量(~ 0.8%)時,非敏化晶間腐蝕敏感性最大,且Si含量高于或低于該含量時晶間腐蝕敏感性降低;B量& gt= 0.0008%,對非敏化晶間腐蝕有害。對低Si、低P高純Cr - Ni奧氏體鋼的進一步研究表明,這些不銹鋼在非敏化狀態(tài)下不存在晶間腐蝕傾向。透射電鏡和俄耳杰光譜儀的晶界分析結果證實,晶界上P、Si和B等元素的偏析和優(yōu)先溶解是造成非敏化晶界腐蝕的主要原因。
將1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼加熱到1050 ~ 1150℃,固溶碳的固溶度為0.10 ~ 0.15%,然后淬火。經固溶處理的1Cr18Ni9鋼是一種碳過飽和體,不會產生晶間腐蝕。在700 ~ 800℃的溫度范圍內,碳的固溶體不超過0.02%,過飽和碳將從奧氏體中完全或部分析出。這時,碳會擴散到晶界和結合鐵和鉻在晶界形成硬質合金Cr23C6鉻含量高、消耗鉻在晶界面積,和鉻粒內擴散速度慢得多比在晶界,在晶界區(qū)消耗的鉻沒有時間補充,因此在晶界區(qū)形成鉻貧區(qū)。對于不銹鋼來說,由于晶界鈍化狀態(tài)的破壞,晶界上析出的碳化鉻周圍的貧鉻區(qū)成為陽極區(qū),而碳化鉻和晶粒處于鈍化狀態(tài)成為陰極區(qū)。在腐蝕介質中,晶界和晶粒形成活化的鈍化微胞。電池陰極大,陽極面積比小,加速了晶界區(qū)域的腐蝕。