不锈钢焊接接头的晶间腐蚀试验蒋应田LNPU辽宁石油化工大学LNPU.PPT

不锈钢焊接接头的晶间腐蚀实验 蒋应田 一、???? 实验目的 一、观察与分析不锈钢焊接接头的显微组织。 二、了解不锈钢焊接接头产生晶间腐蚀的机理及晶间腐蚀区显微组织特征。 二、???? 实验装置及实验材料 （一）C法电解浸蚀装置 （二）金相显微镜 （三）吹风机 （四）??????????? 腐蚀液稀释为10%的草酸（C2H4O4·2H2O分析纯）水溶液1000ml （五）??????????? 实验材料1Cr18Ni9Ti(或1Cr18Ni9)钢手弧焊或TIG焊试片40×20×1.5～3mm 6对 （六）??????????? 秒表 （七）??????????? 乙醇、丙酮、棉花、各号金相砂纸等。 三、???? 实验原理 1???????? 焊接18-8型奥氏体不锈钢的接头产生晶间腐蚀的类型及控制 18-8型不锈钢焊接接头出现三个部位的晶间腐蚀现象，即，焊缝腐蚀区，刀状腐蚀区，敏化腐蚀区。但在同一个接头中不会出现这三种晶间腐蚀区，其取决于钢的成分。 1)????? 焊缝腐蚀区 焊缝腐蚀区主要与焊接材料有关，同时也受焊接工艺的影响。 ???????????????????????? （a） 防治措施：①控制焊缝金属化学成分，主要是尽量降低含碳量和添加足够量的Ti和Nb。焊缝中Ti和Nb的量应大于钢板的量 ???????????????????????? （b）控制焊缝的组织状态，使之含有适当数量的一次铁素体δ（δ=5%为最宜，适宜量为4～?12%）。 δ相的有利作用：⑴打乱单一奥氏体柱状晶的方向性，从而避免贫Cr层贯穿于晶粒之间构成腐蚀介质的集中通道。 ②δ相富Cr，且Cr在δ相中易扩散，碳化铬可优先在δ相内部边缘沉淀，并由于供Cr条件好，不会在奥氏体晶粒表层形成贫Cr层。 δ相的害处：①σ相脆化（一种硬脆而无磁性的金属间化合物）。②δ相选择性腐蚀。 2)?????? 敏化区腐蚀 在焊接热影响区中峰值温度处于敏化温度区间的部位所发生的腐蚀（敏化温度为450℃～850℃；实际区为600℃～1000℃）。敏化区腐蚀只发生在不含Ti或Nb的18-8不锈钢中。 防治措施：①采用含Ti或Nb的18-8或超低碳00Cr18Ni11不锈钢。 ②在工艺方面，应尽可能减少热影响取处于敏化温度区间的时间。 产生敏化腐蚀区后的处理措施：采用稳定化处理，将处理件进行850～900℃短时加热后空冷。 3)??? 刀状腐蚀区： 产生的条件：①只出现于含Ti和Nb的18-8不锈钢接头中。 ②发生在近缝区的过热区中（加热超过1200℃） 产生的特征：①沿晶破坏，呈现深而窄的形状，类似刀口形状。 ②腐蚀区宽度初期为3～5个晶粒，逐步扩展到1.0～1.5mm。 产生机理： 18-8Ti不锈钢的供货状态一般为固溶处理状态（即一般经1050～1150℃水淬固溶）这时钢中少部分碳和很少量Ti溶入固溶体，大部分C与Ti结合成为TiC（游态）。原因是在1150℃以下时TiC在钢中的溶解度是不大的，而在固溶处理时，Cr23C6将可能全部溶入固溶体。 但是，在焊接时，温度超过1200℃的过热区中首先出现的变化是TiC不断地分解并且向奥氏体中溶解而形成固溶体。峰值温度越高，TiC的固溶量越多，这时，在过热区中只有少量大块的Ti(CN)和TiN不能发生固溶。TiC高温分解后，分离出来的碳原子将插入到奥氏体点阵间隙中，而Ti则占据奥氏体点阵节点的空穴位置。随后冷却时，由于高温下碳原子极为活泼，比Ti的扩散能力强，碳原子将趋向奥氏体晶粒周边扩散运动，Ti则来不及扩散而仍保留在奥氏体点阵节点上。因此，碳将析集于晶界附近成为过饱和状态。 如果随后再经中温敏化加热时，碳原子可以优先已很快的速度向晶粒边界扩散，是晶界更富集碳；而与此同时，Cr也以一定速度（比C扩散稍慢，比Ti扩散要快），因此易于在晶界附近形成铬的碳化物M23C6的沉淀，致使靠近晶界的晶粒表面出现一个贫铬层，使铬低于临界值12%。此时，奥氏体晶粒内由于含铬量高而带正电位，晶界因铬的碳化物存在，而产生贫铬层带负电位，在腐蚀介质中带负电位的贫铬层就会成为被消耗的阳极而遭受腐蚀。TiC固溶量越多的部位，M23C6的沉淀量越大，相应地这个部位的晶间腐蚀倾向表现得越严重。 防治措施 ①采用超低碳不锈钢，含碳量希望小于0.06%。 ②在工艺上，尽量减小近缝区过热，特别要避免在焊接过程中就产生“中温敏化”的加热效果。 由此可见：“高温过热”和“中温敏化”是产生刀蚀的必要条件。 对于焊接接头“高温过热”是焊接热循环中必然形成的，因此只需要进行一次“中温敏化”处理，就可根据GB1223-75标准进