第六章局部腐蚀讲述.ppt

这种晶界吸附理论与贫化理论并不矛盾，它们各自适用于一定的合金组织状态和介质条件。贫化理论适用于氧化性或弱氧化性介质。晶体吸附理论适用于强氧化性介质条件。杂质元素P和Si的晶界偏析。如果钢材经过敏化处理，晶间腐蚀敏感性反而降低，这是由于碳和磷生成磷的碳化物，或由于碳的首先偏析，限制了磷向晶界的扩散，减轻杂质在晶界的偏析，因而消除或减弱了钢材对晶间腐蚀的敏感性。 * 图上标着不同实验介质所处的腐蚀电势区间。一些不锈钢在不同介质中所产生晶间腐蚀的电势区间也不同，在还原性介质或一些强氧化介质中，不锈钢的腐蚀电势处于活化区或过钝化去，此种情况下钢的整体不耐蚀，因此讨论晶间腐蚀无意义。但是对于大多数产生晶间腐蚀的奥氏体不锈钢来说，处于活化钝化过渡电势或者除过钝化区以外的各电势区间。这些区间的晶间腐蚀都是由于贫铬区的缘故。在相当广泛的电势区间内，不同含铬量的钢，随其含铬量的降低，临界钝化电流密度和维钝电流密度也相应的增加，也就是说晶界区的电流密度远大于晶粒本体电流密度，即晶界的腐蚀速度远大于晶粒本体的腐蚀速度。 * * * 但需要经过稳定化处理，即把含钛和铌的钢加热到850-900度，保温数小时，使得碳化铬沉淀中的碳充分转变生成TiC或NbC. 对于奥氏体不锈钢，要在1050-1100度进行固溶处理，使析出的碳化物溶解。 * * * * * * * * 。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * 右图是一个典型的晶间腐蚀的示意图：具有不规则形状的颗粒状物质是晶粒，晶粒与晶粒之间的空隙为晶界。晶间腐蚀就是。。。。。 下面看一下晶间腐蚀的形态及产生条件。 1 晶间腐蚀的特征 在表面还看不出破坏时，晶粒之间已丧失了结合力、失去金属声音，严重时只要轻轻敲打就可破碎。甚至形成粉状，因此它是一种危害性很大的局部腐蚀。 * 2 晶间腐蚀产生的条件：前者是指晶间腐蚀的内因，从电化学腐蚀原理知道，腐蚀常局部地从原子排列较不规则的地方开始引起局部腐蚀，常用金属或合金都由多晶体组成，其表面有大量晶界或相界。一般来说，晶界具有较大的活性，因为晶界是原子排列较为疏松而紊乱的区域。对于晶界影响并不显著的金属来说，（晶界只比基体稍微活泼一些）在使用中仍发生均匀腐蚀。但当晶界行为因某些原因而受到强烈的影响时，晶界就会变得非常活泼，在实际使用中就会产生晶间腐蚀。 * 因此呢，晶间腐蚀是一种由微电池作用而引起的局部破坏现象，是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界产生的腐蚀。 * 贫化理论认为晶间腐蚀的原因是由于在晶界析出新相，造成在晶界的合金成分中某一种成分贫化，进而使晶粒和晶界之间出现电化学性质上不均匀，晶界处一般为阳极，晶粒处为阴极，晶界因而遭受严重腐蚀。 下面就以奥氏体不锈钢作为例子来说明晶间腐蚀的贫化理论：奥氏体不锈钢中含碳量大约为0.1%,而在室温下碳在奥氏体不锈钢中的饱和溶解度为0.02%-0.03%，因此碳在奥氏体不锈钢中处于过饱和的固溶状态。以Cr18Ni9为例，在1050-1100度以上，可固溶0.1-0.15%的碳，而在600度，固溶量不超过0.02%.因此，温度降低，固溶度急剧减少。尤其是Cr18Ni9不锈钢在450～850℃温度范围加热或缓慢冷却时，就会出现晶间腐蚀敏感性。这个温度称之为敏化温度。如从高温缓慢冷却下来，碳以碳化物的形式沉淀出来。如果从高温急冷下来，则可使碳过饱和固溶于钢中。多数奥氏体不锈钢出厂时都经过高温固溶处理。然后进行用水或油使其从高温极速降到室温的淬火处理。 * 有数据表明，铬沿晶界扩散过程活化能为162-252kj/mol,而由晶粒本体通过晶界扩散活化能为540kj/mol.二者相差一倍以上，因此，铬沿晶界的扩散速度要比来自晶粒内部扩散容易得多。结果使晶界附近的很快消耗，铬含量降低，形成贫铬区。我们知道铬钝化的临界浓度为12%，，因此如果境界附近铬含量低于12%，这就意味着在腐蚀介质中贫铬区不能保持钝化状态而是出于活化状态。 * 贫铬区宽度很窄。18-8奥氏体不锈钢在650度敏化处理两小时，贫铬区总宽度为150-200nm，其中贫铬严重区宽度不到50nm。这样贫铬区和晶界晶粒间存在着小阳极和大阴极的不理面积比，贫铬区保护了晶粒。结果使很窄的贫铬区受到了强烈的腐蚀，而晶粒本体却腐蚀甚微。 * 在不锈钢的应用中发现，含碳量很低的高铬高钼的不锈钢在一定敏化温度下能够在强氧化性介质中发生晶间腐蚀。只有在很强的氧化性介质中，不锈钢的电位处于过钝化区时，它才能发生溶解。 * (4)材料和环境的交互作用反映在电位上，一般认为，应力腐蚀破裂有三个易产生破裂的区间。 三个电位过渡区都是钝化膜不稳定的区域，在应力与腐蚀介质中易诱发应力腐蚀。 活化-阴极保护过渡区（区域1） 活化-钝化电位过渡区（区域2） 钝化