第五章局部腐蚀5晶间腐蚀课件.ppt

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1、定义：晶间腐蚀：金属材料在特定的腐蚀介质中沿晶界发生的一种局部选择性腐蚀。5.4晶间腐蚀(intercrystallinecorrosion)奥氏体不锈钢晶间腐蚀1晶界是不同晶粒之间的交界。由于晶粒有着不同的位向，故交界处原子的排列必须从一种位向逐步过渡到另一种位向。因此，晶界实际上是种“面型”不完整的结构缺陷。晶界上原子的平均能量因晶格畸变变大而高于晶粒内部原子的平均能量。所高出的这部分能量称为晶界能。纯金属的晶界在腐蚀介质中的腐蚀速度比晶粒本体的腐蚀速度快，原因在于晶界的能量较高，原子处于不稳定状态。23晶间腐蚀的特征是在金属表面还看不出破坏时，晶粒之间

2、已丧失了结合力，也失去了金属的清脆声，严重时只要轻轻敲打就会破碎成粉末。晶间腐蚀的特征产生晶间腐蚀的条件：金属或合金中含有杂质，或者有第二相沿晶界析出。晶界与晶粒内化学成分的差异，在适宜的介质中形成腐蚀的电池，晶界为阳极，晶粒为阴极，晶界产生选择性溶解。有特定的腐蚀介质存在。在某些合金-介质体系中，往往产生严重的晶间腐蚀。例如奥氏体不锈钢在弱氧化性介质（如充气海水）或强氧化性介质（如浓硝酸）的特定腐蚀介质中，可能产生严重的晶间腐蚀。4合金元素贫乏化；晶界析出不耐蚀的阳极相；杂质或溶质原子在晶界区偏析；晶界处因相邻晶粒间的晶向不同，刃型位错和空位在该处富集；由

3、于新相析出或转变，造成晶界处具有较大的内应力。由上述原因，使晶界行为发生了显著的变化。造成晶界、晶界附近和晶粒之间很大的电化学不均匀性。这种电化学不均匀性引起金属晶界和晶粒本体的不等速溶解，引起晶间腐蚀。晶界腐蚀行为的原因56贫化理论、晶间相析出理论、晶界吸附理论。晶间腐蚀机理1、贫化理论：该理论认为，晶间腐蚀是由于晶界易析出第二相，造成晶界某一成分的贫乏化。对于奥氏体不锈钢，因晶界析出Cr23C6相，造成晶界贫铬，则为贫铬理论；对于镍钼合金，晶界析出Ni7Mo5，晶界贫钼；对于铜铝合金，晶界析出CuAl2，造成晶界贫铜。78例如将奥氏体不锈钢1Cr18N

4、i9加热至1050~1150℃固溶碳的固溶度为010~015%，随后进行淬火，经固溶处理的1Cr18Ni9钢是一种碳过饱和体，不会产生晶间腐蚀。在700~800℃温度范围内，碳的固溶量不超过0.02%，过饱和的碳要全部或部分从奥氏体中析出，这时碳将扩散到晶界处，并与晶界处的铁和铬化合生成含铬量高的碳化物Cr23C6，消耗了晶界区的铬，而铬在晶粒内部的扩散速度比其在晶界处的扩散速度要慢得多，来不及补充晶界区消耗的铬，因此在晶界区形成贫铬区。9淬火处理：在高于转变温度T1以上的温度进行保温，然后进行急冷，使过饱和固溶体在室温下得以保留的处理工艺。也称淬火处理

5、。敏化处理：在T2以下的温度区间保温，使过饱和固溶体析出新相的处理工艺。一般称回火处理或时效处理，在晶间腐蚀研究领域中，常称为敏化处理。10对于不锈钢来说，由于晶界钝态受到破坏，在晶界上析出的碳化铬周围贫化铬区就成为阳极区，而碳化铬和晶粒处于钝态成为阴极区，在腐蚀介质中晶界与晶粒构成活化-钝化微电池，该电池具有大阴极-小阳极的面积比，加速了晶界区的腐蚀。实验证实：有人测得了18-8不锈钢在650℃敏化2h后的贫铬区的宽度为150~200nm。并测得奥氏体不锈钢晶粒和晶界的阳极极化曲线。不锈钢腐蚀电位处于活化区、活化-钝化过渡区、钝化-过钝化过渡区，都能产生晶

6、间腐蚀。112、晶间相析出理论：对于低碳的高铬、高钼不锈钢已不存在贫铬的条件，可是在650~850℃内热处理时，会生成含铬42~48%的相FeCr金属间化合物。在过钝化电位下，相发生严重的腐蚀。其阳极溶解电流急剧地上升。可能是相自身的选择性溶解的缘故。相FeCr金属间化合物一般只能在很强的氧化性介质中才能发生溶解。因而检测这种类型的腐蚀必须使用氧化性很强的65%的沸腾硝酸，才能够使不锈钢的腐蚀电位达到过钝化区。123、晶界吸附理论：超低碳不锈钢在1050℃固溶处理后，在强氧化性介质中也会出现晶间腐蚀，此时不能用贫铬或相析出理论来解释。实验表明，P

7、杂质达100ppm或Si杂质达1000~2000ppm时，它们在高温区会使晶界吸附，并偏析在晶界上，这些杂质在强氧化剂介质作用下便发生溶解，导致晶界选择性的晶间腐蚀。这种钢经敏化处理后，反而不出现晶间腐蚀，这是由于碳和磷生成磷的碳化物，限制了磷向晶界的扩散，减轻杂质在晶界的偏析，消除或减弱了刚才对晶间腐蚀的敏感性。上述几种晶间腐蚀理论并不矛盾，他们各自适用于一定的合金组织状态和介质条件。贫化理论适用于弱氧化性介质，晶间相析出理论适用于强氧化剂介质、金相中有相的高铬、高钼不锈钢，晶界吸附理论适用于强氧化剂介质。131、热处理温度与时间的影响：不锈钢在能够产

8、生晶间腐蚀的电位区，是否产生晶间腐蚀以及腐蚀程度如何