不銹鋼的腐蝕

1、不銹鋼的腐蝕一、 不銹鋼的腐蝕發(fā)生原因不銹鋼的不銹特性是由于鋼板表面特殊的鈍化保護膜，首先簡單介紹一下不銹鋼的耐蝕機理，即鈍化膜理論。所謂鈍化膜就是在不銹鋼表面有一層以Cr(鉻)與氧結合的Cr2O3 （三氧化二鉻）為主的薄膜它是在金屬表面形成厚度約100萬分之數(shù)mm的不動態(tài)皮膜。由于這個薄膜的存在使不銹鋼基體在各種介質中腐蝕受阻，這種現(xiàn)象稱為鈍化。這種鈍化膜的形成有兩種情況，一種是不銹鋼本身就有自鈍化的能力，這種自鈍化能力隨鉻含量的提高而加快。另一種較廣泛的形成條件是不銹鋼在各種水溶液（電解質）中，在被腐蝕的過程中形成鈍化膜而使腐蝕受阻。不銹鋼對比炭鋼或鋁耐蝕性突出優(yōu)秀. 但不是象金或者鉑金那

2、樣絕對不生銹的金屬.但受到其他什么原因不動態(tài)皮膜受到破壞不能再生的話不銹鋼也會生銹，就是腐蝕。一般不銹鋼的腐蝕類型分為兩類：均勻腐蝕、局部腐蝕，隨著不銹鋼在人們生活中的普及，派生出了新的腐蝕類型“銹蝕”。 有防止浮動體皮膜再生作用的物質有氯離子（Cl）(鉛分,漂白劑,聚氯燒毀時的煤煙,鹽酸),硫磺氧化劑(汽車,工廠等的燃燒排氣Gas,溫泉蒸汽,火山煙,火山灰)等.煤煙，粉塵等附著到不銹表面，可促進氯離子等的附著力或防礙對于表面的氧化供應.還有鐵粉等的異種金屬附著到表面，可使金屬本身變成銹，也使不銹鋼自身也生銹.二、腐蝕原因物質及作用原因物質作用 環(huán)境 HCl, SOx等的酸 溶解于水生成這種酸

3、的 物質(sox) 隨著降低PH, 讓不動態(tài)皮膜趨于不穩(wěn)定 清潔藥劑 工廠排氣Gas 機動車排氣Gas 溫泉地帶 降落火山灰的地帶 NaCl(鹽分)等的鹽化物 HClO(次亞氯酸) 溶解于水分, 放射出的Cl-破壞不動態(tài)皮膜 海岸地帶(海鹽粒子) 蓄水槽(滅菌劑) 垃圾燒毀場附近 (燒毀 Gas) 吐絲, 粉塵, 污漬等 追加，固著在不銹鋼表面 的物質 防礙不銹鋼表面的氧供給，讓不動態(tài)皮膜不穩(wěn)定, 防止再生 工廠排氣GAS 機動車排氣 GAS 建筑公社現(xiàn)場旁邊 以鐵分為主的異種金屬 附著于不銹鋼表面?zhèn)€體自己生銹 鐵公所附近 制鐵所旁邊 建筑公社現(xiàn)場旁邊 三、腐蝕的種類及對策干式腐蝕濕式腐蝕全面

4、腐蝕均勻腐蝕局部腐蝕因環(huán)境引起的龜裂電位腐蝕孔蝕/點蝕縫隙腐蝕晶間腐蝕應力腐蝕龜裂腐蝕疲勞龜裂氫氣脆性龜裂微生物腐蝕Microbialogically Influenced CorrosionPittingUniform CorrosionIntergranular CorrosionGalvanic CorrosionStress Corrosion CrackingStress Fatigue CrackingHydrogen Embrittlement CrackingWet CorrosionDry CorrosionCrevice Corrosion區(qū)分 防止對策 對于使用環(huán)境的評價

5、 正確的表面狀態(tài)和設計適用 選擇適用的鋼種 周期性的有機管理全面腐蝕 - 選擇適用于環(huán)境的鋼種. 例) 海水 : 316,316L, 高溫: 321- 各種表面處理 (Mirror等)局部腐蝕 晶間腐蝕- 固溶化熱處理 :把在高溫中稀出的炭化物完全再固溶后急冷- C含量的低減 : 0.03%以下- 選擇安定化的鋼種 : Ti, Nb添加鋼孔蝕- 紡織與氯環(huán)境的接觸- 表面處理 : 研磨加工 (例 ; Mirror 等)- 焊接部實施熱處理- 使用在氯環(huán)境下不發(fā)生反映的材料 : Mo添加鋼(316,316L)- N的強化縫隙腐蝕 應力腐蝕 - 加工后解除應力, 必要解除應力集中部.- 解除應力實

6、施熱處理- 使用在應力腐蝕環(huán)境下不發(fā)生反映的材料-使用Ni更高層鋼種 Galvanic 腐蝕 -優(yōu)先以電氣化學性質類似材料的接觸防止腐蝕 Cathod(Noble)Anode(Active)Base Metal因環(huán)境引起的龜裂 縫隙腐蝕(CreviceCorrosion)孔蝕(Pitting Corrosion)應力腐蝕(StressCorrosionCracking)電位腐蝕(Galvanic Corrosion)晶間腐蝕(IntergranularCorrosion)局部腐蝕全面腐蝕 1、均勻腐蝕均勻腐蝕是指裸露在腐蝕環(huán)境的金屬表面全部發(fā)生電化學或化學反應，均勻受到腐蝕。這種腐蝕也可以測量

7、其進行速度，也可以預測以后的腐蝕程度，設定安全系數(shù)，設定材料的使用期，所以它是眾多腐蝕種類中最不危險的腐蝕，通常均勻腐蝕的腐蝕程度按照重量、厚度減少的多少來衡量。除了特殊環(huán)境以外，不銹鋼的均勻腐蝕的速度極低，使用壽命長，維護費用低。表7-1不銹鋼耐蝕性的十級標準耐蝕性評價腐蝕率（mm/年）等 級完全耐蝕0.0011很耐蝕0.001-0.0050.005-0.01023耐 蝕0.010-0.050.05-0.1045尚耐蝕0.10-0.500.50-1.0067欠耐蝕1.00-5.005.00-10.089不耐蝕10.010如果在使用過程中要求保持鏡面或尺寸精密的設備應選用1-3級的不銹鋼；要求

8、長期不漏或要求使用年限的設備，應選用2-5級；對于檢修方便或壽命不需很長的設備可選用4-7級的不銹鋼。對于年腐蝕率超過1mm的一般不選用。2、局部腐蝕局部腐蝕是指在腐蝕介質的作用下，鋼的基體在特定的部位被快速腐蝕的一種腐蝕形式。這種腐蝕對設備的威脅極大，因此必須根據(jù)介質條件正確地選用不銹鋼。局部腐蝕主要類型有：晶間腐蝕、點蝕、應力腐蝕、銹蝕等。1） 應力腐蝕龜裂(Stress Corrosion Cracking)SCC：是指在一定的腐蝕介質中，在張應力的作用下發(fā)生的以裂紋擴展方式與腐蝕有關的斷裂。是局部腐蝕中最常見，危害最大的一種。裂紋特征：起源于表面，分布具有明顯的局部性；斷口形貌呈脆性斷

9、口。影響SCC因素：腐蝕介質（CL-）；應力（敏感度取決于實際應力/屈服強度）；溫度；組織和成分（高Cr鐵素體不銹鋼不敏感；低Ni敏感，高Ni不敏感）應力腐蝕的外貌是沿設備厚度的垂直方向呈樹枝狀的腐蝕，使設備開裂。產(chǎn)生應力腐蝕的條件除介質條件外，與設備在制造過程產(chǎn)生拉伸應力有直接關系。發(fā)生這種腐蝕的主要設備有熱交換器、冷卻器、蒸汽發(fā)生器、送風機、干燥機和鍋爐等。提高不銹鋼耐應力腐蝕的措施：一是提高耐應力腐蝕指標Ni；二是對設備進行消除殘余應力的熱處理。 給腐蝕環(huán)境里的有腐蝕性的金屬施加應力時應力和腐蝕的協(xié)同作用下發(fā)生脆性龜裂,這腐蝕是奧氏體鋼特有現(xiàn)象，主要在抗拉應力的90方向發(fā)生，龜裂的傳播速

10、度非?？?，部件的破壞在23日內(nèi)或數(shù)小時內(nèi)發(fā)生，所以結構物采用奧氏體系Wire來支撐的環(huán)境里氯的濃度高時非常危險，有必要注意。 A、 腐蝕發(fā)生方法以下圖片是溫水槽SCC（應力腐蝕）腐蝕開始點Crack 傳播溫水槽外部溫水槽內(nèi)部B、對策 SCC的必要因素Susceptible materials（原料）, Corrosive environment（環(huán)境）, Tensile stress（拉伸的力）的3作用同時存在時發(fā)生，所以3個因素中去除一種因素就可以防止腐蝕發(fā)生 調(diào)低氯離子濃度、使用溫度去除氧、氧化物質去除表面附著物(隨時清掃)結構上回避應力集中的模樣或縫隙 焊接或加工后實施去除應力的熱處理(

11、主要在焊接部附近發(fā)生) 賦予根據(jù)投射凹凸的壓縮應力 選擇適當?shù)牟馁|(Duplex鋼:強度,SCC性,耐腐蝕性同時改善)MaterialsCorrosionEnvironmentCompositionTemperatureElectrode PotentialFlow rateFatigueCorrosion-FatigueSCCStress, StrainService StressFit-up StressResidual StressStrain RateStress（壓力）Strain（應力）SCCNo SCC 2）點蝕（SCC）點蝕是一種很危險的局部腐蝕，多發(fā)生在含有氯、溴、碘等水溶液

12、中，產(chǎn)生小孔然后急劇進行腐蝕的現(xiàn)象，嚴重時會穿透鋼板， 一般不能以重量減少多少來評價其腐蝕程度。提高耐點蝕能力的措施主要有兩方面，一是提高局部的耐點蝕能力，減少鋼中的夾雜物，特別是硫含量；二是鋼的基體抗點蝕能力，影響基體耐蝕性的合金元素主要是鉻、鉬、氮三個元素。 PREN：抗點蝕當量（PREN）是評價耐點蝕性的參考，不能絕對化。因為熱處理更為關鍵（固熔）?？裹c蝕當量（PREN）=Cr%+3.3（MO+0.5W）%+16N%PREW：抗點蝕性當量(PREW)由滿足40PREW67的下式來限定： PREWwtCr+3.3(wtMo+0.5wtW)+30wtN鉻、鉬和氮對抵抗局部腐蝕能力的綜合影響，

13、經(jīng)常用經(jīng)驗公式WS（Wirksumme）來表示。WS(PRE)= 鉻3.3鉬16氮式中的WS值一般被稱之為“耐點腐蝕能力指數(shù)(PRE)”。所以也常常用PRE來表示。公式所給出的氮的系數(shù)16是最經(jīng)常使用的。但據(jù)文獻報道也有采用其它系數(shù)的，比如Mannesmann研究院的Herbsleb博士就建議使用30。諸如鎢等其它成分對防腐性能也有積極影響。按重量百分比的算法計算，其效果約為鉬的一半。為了進行比較，同時用16和30作為PRE 公式中氮的系數(shù)為下表中的一些鋼種計算PRE值。結果在下表中給出。下表 ：PRE值及一些高合金不銹鋼的臨界點蝕溫度和臨界縫隙腐蝕溫度合金ASTMEN*PRE(16)PRE(

14、30)CPT*CCT*2205S318031.446234365335317LMN317LMN1.4439333553-904LNO89041.453936376115Sanicro28-1.45633940-AL-6X-4141-254SMOS312541.454743469060654SM0S326541.46525663100100*歐洲統(tǒng)一標準，*在 1摩爾的NaCl 溶液中，*在3.5的NaCl溶液中，腐蝕電位為700mV SCE可以看出， PRE(16)和PRE(30)對許多鋼種來說差別并不是很大。最重要的是兩個系數(shù)對排列不同不銹鋼并無任何影響。上表同時也給出了一些不銹鋼的臨界點蝕

15、溫度(CPT)和臨界縫隙腐蝕溫度(CCT)。這兩個臨界溫度常常被用來衡量不銹鋼耐局部腐蝕的能力。大量的研究工作和實用經(jīng)驗表明，PRE值與不銹鋼耐局部腐蝕的能力，如CPT和CCT值，是成比例關系的。317LMN，904L兩種奧氏體不銹鋼和2205型雙相不銹鋼的 PRE 值大致相同，其抗點蝕和縫隙腐蝕的能力也應該是相同的。所記錄的使用數(shù)據(jù)顯示，904L不銹鋼的抗點蝕能力略優(yōu)于其它鋼種，而2205的抗縫隙腐蝕能力則較強，這種現(xiàn)象與實際使用情況相符。 一些牌號的PREN及PREW值類別牌號化學成分CCrNiMoNCuWPRENPREW低合金 型S323040.03234-0.12-24.92-S321

16、010.03211.5-0.22-25-S320030.03203.51.70.16-28-中合金型S31803/S322050.0322530.18-34.3-3Re60（18-5）0.0318530.05-29.02-高合金型S325500.0525630.181.8-37-S31250（DP3）0.0325730.160.50.33738超級DSSS327400.0325730.27-2.03942.5S327500.0325740.28-41-S32760（Zeron100）0.0325740.240.70.74040.5S327070.03276.550.40-50-S329060.

17、03296.520.350.8-41-3040.08188-0.03-18.48316L0.03171020.03-24.08317L0.031911.530.03-29.38250725540.30-43.00904L20254.50.03-34.85NO8926206.50.20-44.65254SMO2060.2-43.00下圖：臨界點蝕溫度(CPT)和臨界縫隙腐蝕溫度(CCT)3） 晶間腐蝕A、晶間腐蝕的定義晶間腐蝕是產(chǎn)生在晶粒之間的一種腐蝕形式。產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼，受到應力作用時，晶間腐蝕由表面開始而逐漸向內(nèi)部發(fā)展。這種腐蝕對于承受重載零件危害很大，因為它不引起零件外形的任何變化而

18、使品粒之間結合遭到破壞，嚴重降低其機械性能，強度幾乎完全損失，往往使機械設備發(fā)生突然破壞，是不銹鋼最危險的一種破壞形式。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在熱影響區(qū)、焊縫或熔合線上。在熔合線上產(chǎn)生的晶間腐蝕又叫刃狀腐蝕。晶間腐蝕多發(fā)生在450850時工作、中等濃度硫酸、高濃度硝酸和有機酸等酸性介質中發(fā)生及沒有固熔的不銹鋼。腐蝕形式是不銹鋼基體的晶粒邊界受到加速腐蝕。產(chǎn)生這種腐蝕的原因是晶界處貧鉻造成的。 B、晶間腐蝕產(chǎn)生的原因現(xiàn)以188型奧氏體鋼(例如1CrI8NI9)來說明晶間腐蝕產(chǎn)生的過程。室溫下碳元素在奧氏體的溶解度很小，約002-003 (質量分數(shù))，而一般奧氏體鋼中含碳量均超過002-003 ，因

19、此只能在淬火狀態(tài)下使碳固溶在奧氏體中，以保證鋼材具有較高的化學穩(wěn)定性。但是這種淬火狀態(tài)的奧氏體鋼當加熱到450850或在該溫度下長期使用時，碳在奧氏體中的擴散速度大于鉻在奧氏體中的擴散速，當奧氏體中含碳量超過它在室溫的溶解度(002-003)后。碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散，并和鉻化合， 析出碳化鉻Gr23C6。但是鉻的原子半徑較大，擴散速度較小，來不及向邊界擴散，晶界附近大量的鉻和碳化合形成碳化鉻，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內(nèi)部， 而是來自品界附近。結果就使晶界附近的鉻含量大為減少， 當晶界含鉻量小于l2 (質量分式)時，就形成“貧鉻區(qū)”。造成奧氏體邊界貧鉻，

20、當晶界附近的金屬含量鉻量低于l2時就失去了抗腐蝕的能力，在腐蝕介質作用下，就在晶粒之間產(chǎn)生腐蝕即產(chǎn)生晶間腐蝕。從上可知，晶間腐蝕產(chǎn)生的根本原因是由于晶粒邊界形成貧鉻層造成的。C、不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的影響因素(1)加熱溫度和加熱時間的影響加熱溫度和加熱時間對188型不銹鋼晶間腐蝕的影響 當加熱溫度小于450或大于850，不會產(chǎn)生晶間腐蝕。因為溫度小于450 時， 由于溫度較低， 不會形成碳化鉻。當溫度超過850 時， 由于溫度擴散能力增強，有足夠的鉻擴散至晶界和碳結合，不會在晶界形成“貧鉻區(qū)”：所以產(chǎn)生晶間腐蝕的溫度是在450-850之間，這個溫度區(qū)間就成為產(chǎn)生晶間腐蝕的“危險溫度區(qū)” (又稱“

21、敏化溫度區(qū)”)其中尤以650為最危險。焊接時，焊縫兩側處于“危險溫度區(qū)”的地帶最容易發(fā)生晶間腐。即使是焊縫由于在冷卻過程中其溫度也要穿過“危險溫度區(qū)”，所以也會產(chǎn)生晶間腐蝕。(2)冷卻速度的影響 冷卻速度的影響不銹鋼焊接接頭在“危險溫度區(qū)”停留在時問越短，接頭的耐晶問腐能力越強。所以不銹鋼焊接時，快速冷卻是提高抗晶間腐蝕的重要手段。 (3)含碳量的影響碳是造成晶體間腐蝕的主要元素，碳含量在008以下時，能夠析出碳的數(shù)量較少， 碳含量在008 以上時，能夠析出碳的數(shù)量迅速增加。隨著不銹鋼中含碳量的增加，在晶界生成的碳化鉻隨之增多，結果就使得在晶界形成“貧鉻區(qū)” 的機會增多， 導致產(chǎn)生晶間腐蝕的傾

22、向增加，所以碳是抗晶間腐蝕最有害的元素。奧氏體不銹鋼根據(jù)含碳量的不同，分成三個等級：一般含碳量(toe 014)、低碳級(toe006)和超低碳級(toe003)，因為室溫時，奧氏體中能溶解最大的碳，其質量分數(shù)為002 03 ，所以超低碳奧氏體不銹鋼如果材料化學成份合格原則上就不會產(chǎn)生晶間腐蝕， 如00Crl9Ni10、等。焊接這類鋼時， 應該采用超低碳不銹鋼焊絲，如H00Cr21Ni10。(4)金相組織的影響不銹鋼的金相組織如果是單相奧氏組織體，則其抗晶間腐能力較差。如果組織中同時還有一定數(shù)量的鐵素體存在，形成奧氏體加鐵素體的雙相組織，會大大提高抗晶間腐的能力。組織的焊縫由于柱狀晶發(fā)展較快，

23、 晶間夾層厚而連續(xù)，析出碳化物后，貧鉻區(qū)貫穿于晶粒之間，構成侵蝕性介質的腐蝕通道。雙相組織的焊縫， 由于樹枝晶粒打亂了柱狀晶的生長，晶間夾層分散而不連續(xù)，并且由于鐵素體中鉻的質量分數(shù)遠高于奧氏體，碳化鉻等化合物優(yōu)先在鐵素體的邊緣以內(nèi)析出，因而不致在晶界形成貧鉻區(qū)。即使形成了貧鉻區(qū)，也容易從臨近的高鉻鐵素體中，及時得到鉻的補充。因此這種雙相組織會大大提高抗晶間腐的能力。(5)熱處理工藝的影響通過熱處理可以消除貧鉻區(qū)，穩(wěn)定金屬組織，可有效地減少晶間腐蝕的產(chǎn)生。(6)其它元素的影響如在不銹鋼中的加入鈦、鈮等與碳的結合能力比鉻更強的元素，能夠與碳結合合成穩(wěn)定的碳化物，可以避免在奧氏體中形成貧鉻區(qū)。這些

24、元素稱為穩(wěn)定劑，并且鈦和鈮還是形成鐵素體的元素，加入后會促使形成雙相組織。所以，通過添加這些元素也可以減少晶間腐蝕的產(chǎn)生。D晶間腐蝕的防止方法為了防止晶界貧鉻提高抗晶間腐蝕能力，主要有兩個辦法：一是降低鋼中的碳含量0.03%的超低碳不銹鋼；二是向鋼中添加鈦或鈮，鈮、鈦（Nb、Ti）：是強碳化物形成元素，能提高鋼的耐晶間腐蝕能力。但碳化鈦對不銹鋼的表面質量有不利影響，因此在表面要求較高的不銹鋼中一般通過添加鈮來改善性能。N在Cr-Ni奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼中是一種無價且非常有益的合金元素。對氮的強化作用，降低鋼的晶間腐蝕敏感性，改善鋼的耐蝕性，特別是改善鋼的耐點蝕等方面的機理，正在進行深入的研

25、究工作。幾種控氮和氮合金化的Cr-Ni奧氏體不銹鋼已結合工程需要投入了批量生產(chǎn)和應用綜上所述，我們可以從以下幾個方面著手加以控制和 (1)控制含碳量通?？刂苹窘饘俸秃笚l的含碳量在008 以下，如0Crl8Ni9Ti鋼板，E0191015、E01910Nb一15焊條等。另外，若奧氏體鋼中的含碳量小于002-003 時，則全部碳都溶解在奧氏體中，即使在450-850加熱也不會形成貧鉻層，故不會產(chǎn)生晶間腐蝕。通常所說的超低碳不銹鋼(如00Crl9Ni10、00Crl7Ni14M02、E00191016焊條)含碳量小于003 ，因此不會產(chǎn)生晶間腐蝕。(2)添加穩(wěn)定劑在鋼材和焊接材料中加入鈦、鈮等與碳

26、的親和力比鉻強的元素，這些元素能夠與碳結合成穩(wěn)定的碳化物，從而避免在奧氏體晶界造成貧鉻，對提高抗晶間腐蝕能力起十分良好的作用。常用的不銹鋼材和焊接材料都含有鈦和鈮， 如2Crl8NilMo2Ti鋼材、E01910Nb一15焊條、H0Crl9Ni9Ti焊絲等。(3)進行固溶處理將焊接接頭進行固溶處理，方法是在焊后把焊接接頭加熱到1050-11oo ，此時碳又重新溶人奧氏體中，然后迅速冷卻，穩(wěn)定了奧氏體組織。另外，也可以進行850900保溫2h的穩(wěn)定化熱處理，此時奧氏體晶粒內(nèi)部的鉻逐步擴散到晶界， 晶界處的含鉻龜又重新恢復到大于12 ，這樣就不會產(chǎn)生晶間腐蝕。(4)采用雙相組織在焊縫中加入鐵素體形

27、成元素， 如鉻、硅、鋁、鉬等， 以使焊縫由原來的奧氏體單相組織轉化成奧氏體加鐵素體的雙相組織。但應該注意的是：焊縫金屬中鐵素體含量不宜過多，否則也會使焊縫變脆。實踐證明焊縫金屬中鐵素體含量在5-10 時， 可有效地減少晶間腐蝕的產(chǎn)生。(5)加快冷卻速度因為奧氏體鋼含碳量低，不會產(chǎn)生淬硬現(xiàn)象，所以在焊接過程中，可以設法增加焊接接頭的冷卻速度，如焊件下用銅墊板，或直接澆水冷卻。在焊接工藝上，可以采用小電流、大焊速、短弧、多道焊等措施， 目的是縮短焊接接頭在危險溫度區(qū)(450850C)停留的時間，使其不致形成貧鉻區(qū)，從而有效的防止了晶間腐蝕的產(chǎn)生。此外，還必須注意焊接次序， 即與腐蝕介質接觸的焊縫應

28、最后焊接，盡量不使它受重復的焊接熱循環(huán)作用。E、其它人理論產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼，當受到應力作用時，即會沿晶界斷裂、強度幾乎完全消失，這是不銹鋼的一種最危險的破壞形式。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在焊接接頭的熱影響區(qū)(HAZ)、焊縫或熔合線上，在熔合線上產(chǎn)生的晶間腐蝕又稱刀線腐蝕(KLA)。不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質量分數(shù)必須大于1012%。當溫度升高時，碳在不銹鋼晶粒內(nèi)部的擴散速度大于鉻的擴散速度。因為室溫時碳在奧氏體中的溶解度很小，約為0.02%0.03%，而一般奧氏體不銹鋼中的含碳量均超過此值，故多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散，并和鉻化合，在晶間形成碳化鉻的化合物，如（CrFe）

29、23C6等。數(shù)據(jù)表明，鉻沿晶界擴散的活化能力162252KJ/mol，而鉻由晶粒內(nèi)擴散活化能約540KJ/mol，即:鉻由晶粒內(nèi)擴散速度比鉻沿晶界擴散速度小，內(nèi)部的鉻來不及向晶界擴散，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內(nèi)部，而是來自晶界附近，結果就使晶界附近的含鉻量大為減少，當晶界的鉻的質量分數(shù)低到小于12%時，就形成所謂的“貧鉻區(qū)”，在腐蝕介質作用下，貧鉻區(qū)就會失去耐腐蝕能力，而產(chǎn)生晶間腐蝕。 含碳量超過0.03%的不穩(wěn)定的奧氏體型不銹鋼（即不含鈦或鈮的0Cr18Ni9不銹鋼），如果熱處理不當則在某些環(huán)境中易產(chǎn)生晶間腐蝕。這些鋼在425-815之間加熱時，或者緩慢冷卻通過

30、這個溫度區(qū)間時，都會產(chǎn)生晶間腐蝕。這樣的熱處理造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用），并且造成最鄰近的區(qū)域鉻貧化使得這些區(qū)域對腐蝕敏感。敏化作用也可出現(xiàn)在焊接時，在焊接熱影響區(qū)造成其后的局部腐蝕。最通用的檢查不銹鋼敏感性的方法是65%硝酸腐蝕試驗方法。試驗時將鋼試樣放入沸騰的65%硝酸溶液中連續(xù)48h為一個周期，共5個周期，每個周期測定重量損失。一般規(guī)定，5個試驗周期的平均腐蝕率應不大于0.05mm/月。 防止晶界腐蝕的措施有：1、 調(diào)整焊縫的化學成份，加入穩(wěn)定化元素減少形成碳化鉻的可能性，如加入鈦或鈮等。2、 減少焊縫中的含碳量，可以減少和避免形成鉻的碳化物，從而降低形成晶界腐蝕的傾向，含碳量在0

31、04%以下，稱為“超低碳”不銹鋼，就可以避免鉻的碳化物生成。3、工藝措施，控制在危險溫度區(qū)的停留時間，防止過熱，快焊快冷，使碳來不及析出。 4）縫隙腐蝕產(chǎn)生縫隙腐蝕的主要原因是設備內(nèi)有縫隙，例如鉚接、墊片或者設備內(nèi)有死角等原因，介質在這些地方由于不流動，所以氯離子濃縮而加快腐蝕。為了防止發(fā)生縫隙腐蝕，首先應盡量避免有縫隙的設計，或使縫隙敞開；其次提高耐縫隙腐蝕的能力，其中合金元素的影響與點蝕相同?？p隙腐蝕+ Pitting(03.3大韓特殊鋼/填埋的自來水管) 皮套腐蝕發(fā)生部位管道5）銹 蝕不銹鋼的耐蝕性能是近年來由于不銹鋼作為裝飾材料廣泛應用而提出的新的耐蝕性指標。不銹鋼作為建筑用的板、管等

32、材料同時要具有裝飾性和美觀性。 影響不銹鋼耐銹性能的因素與耐點蝕性的因素是完全相同的，主要取決于基體抗銹性和銹蝕源（夾雜物）的含量。耐蝕性角度進行選材1）大氣環(huán)境介質中的選用 一般選用201、301、304型，較少選用1201、301。2）水介質中的選用 一般以304、控N型18-8、316型等可耐氯離子腐蝕，做刀具也可選用Cr13型。在海水中應選用高Cr、Ni的含Mo的鋼種，或者雙相鋼2205、2507。3）硝酸介質中的選用在稀硝酸（65%）中，一般18-8就具有良好的耐硝酸腐蝕性能；隨濃度的增加，達到68.4%以上時，可選用0Cr25Ni20鋼，再高濃度（85%）時，需要使用含Si的高Cr

33、奧氏體不銹鋼如0Cr25Ni20Si2、00Cr18Ni5Mo3Si2。 含Mo不銹鋼一般不用于耐硝酸腐蝕。4）硫酸介質中的應用 不含Mo的不銹鋼，是不能用于耐硫酸腐蝕，而含Mo2-3%的316系列，是耐硫酸腐蝕的最低牌號，含Mo雙相鋼也相當或優(yōu)于316系列；隨硫酸濃度的提高，需要選用高Cr、Ni、含Cu、Si的奧氏體不銹鋼如022Cr21Ni26Mo5Cu2（904L）。5）鹽酸介質中的選用 鹽酸介質還原性強，不銹鋼很難鈍化，稀鹽酸中需要選用高Cr、Ni、含Cu、Si的奧氏體不銹鋼，如825、625、276。18-8不能選用。6、燒堿介質中的選用 選用含Cr26%的純鐵素體不銹鋼或含Ni 2

34、0%的Cr-Ni奧氏體不銹鋼。7）有機酸介質中的選用一般可選Cr17型，或含Mo的奧氏體不銹鋼等。 8）防止局部腐蝕的選材 防止晶間腐蝕（超低C、含Ti、N、Nb、選用雙相、一定要固熔）：可選擇321、304L、316Ti、347等 點腐蝕：（高Cr鐵素體不銹鋼不敏感、低Ni敏感、高Ni不敏感；高Cr、含Mo、含N、含W、固熔、低S、雙相鋼）可選擇316（L）、高純鐵素體00Cr18Mo2、雙相不銹鋼18-5、2205等。 縫隙腐蝕：一般耐點腐蝕鋼種都可以選用。 應力腐蝕：316系列，雙相鋼等。硫酸：H2SO4硝酸：HNO3鹽酸：HCI磷酸：H3PO4醋酸：CH3C00H氫氟酸：HF甲酸：HC

35、OOHH：氫（hydrogen）S：硫（sulfur）O：氧（oxygen）P：磷（phosphor）C：碳（carbon）CI：氯（chlorin）1、酸洗過程中沒接觸空氣但不銹鋼表面的鈍化膜的Cr2O3 （三氧化二鉻）是那來的？答：是硫酸（H2SO4）中的“O”。2、為什么鹽酸的還原性強答：因為它中有CI3、為什么中高濃度的絕大多數(shù)金屬和合金是多晶體，在它們的表面上也顯露出許多晶界。晶界是原子排列較為疏松、紊亂的區(qū)域，容易產(chǎn)生雜質原子富集、晶界吸附、第二相的沉淀析出等現(xiàn)象（見界面）；因此存在著顯著的化學、物理不均勻性。在腐蝕介質中金屬和合金的晶界的溶解速度和晶粒本身的溶解速度是不同的。在某

36、些環(huán)境中，晶界的溶解速度遠大于晶粒本身的溶解速度時，會產(chǎn)生沿晶界進行的選擇性局部腐蝕,稱為晶間腐蝕（圖1及圖2）。受熱 （如敏化處理）、受力（冷加工形變）而引起晶界組織結構的不均勻變化，對晶間腐蝕也有很大影響（見金屬腐蝕）。 晶間腐蝕發(fā)生后，金屬和合金雖然表面仍保持一定的金屬光澤，也看不出被破壞的跡象，但晶粒間的結合力已顯著減弱，強度下降，因此設備和構件容易遭到破壞。晶間腐蝕隱蔽性強，突發(fā)性破壞幾率大，因此有嚴重的危害性。不銹耐酸鋼、鎳基耐蝕合金、鋁合金等金屬材料都有可能產(chǎn)生晶間腐蝕；尤其在焊接時，焊縫附近的熱影響區(qū)更容易發(fā)生晶間腐蝕。 20世紀30年代以來,對晶間腐蝕進行了大量研究,所提出的

37、貧化理論，特別是對奧氏體不銹鋼的貧鉻理論已得到證實，并將貧化理論應用到鋁銅合金的貧銅及鎳鉬合金的貧鉬等方面。前者在晶界上析出了CuAl2,后者在晶界上析出了Mo2C。 晶間腐蝕機理 貧鉻理論是奧氏體不銹鋼晶間腐蝕主要理論。從相圖得知，不銹鋼中碳在奧氏體里的固溶度隨著溫度的升高而增加，500700時，1Cr18Ni9鋼中碳在奧氏體里的平均固溶度不超過0.01。奧氏體不銹鋼經(jīng)固溶處理快速冷卻后，奧氏體中的碳處于過飽和狀態(tài)。當這種鋼在敏化溫度范圍(427816)內(nèi)受熱時，奧氏體中過飽和的碳會迅速地向晶界擴散,在晶界上,碳消耗了晶界周圍的鉻，與鉻形成鉻的碳化物，由于鉻的擴散速度太慢而得不到及時的補充，

38、結果在晶界周圍形成嚴重的貧鉻區(qū)（圖3）。1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼的貧鉻區(qū)的寬度約為2000左右，貧鉻區(qū)的含鉻量低于9.28,亦即低于鈍化所需要的含鉻量。貧鉻區(qū)和晶粒本身的電化學性能的差異，使貧鉻區(qū)（陽極）和處于鈍化態(tài)的基體（陰極）之間建立起一個具有很大電位差的活化-鈍化電池。貧鉻區(qū)的小陽極和基體的大陰極構成腐蝕電池，使貧鉻區(qū)受到晶間腐蝕。同樣,由于晶界區(qū)析出相而引起的晶界貧鉻區(qū)，也可用貧鉻理論來進行解釋。貧鉻理論適用于在弱氧化性介質中發(fā)生的晶間腐蝕。 不銹鋼在強氧化性介質（如在含六價鉻離子的硝酸溶液）中的腐蝕電位處于過鈍化電位區(qū)。有些敏化態(tài)的不銹鋼不易產(chǎn)生晶間腐蝕，而固溶態(tài)的不銹鋼卻產(chǎn)生晶

39、間腐蝕，這顯然不能用貧鉻理論來解釋。固溶態(tài)的不銹鋼之所以產(chǎn)生晶間腐蝕，主要原因是在晶界上發(fā)生雜質元素或析出相的選擇性溶解。 鐵素體不銹鋼也會發(fā)生晶間腐蝕，但敏化處理和避免這種類型腐蝕的熱處理制度則與奧氏體不銹鋼相反。鐵素體不銹鋼從925以上快冷后對晶間腐蝕敏感,但經(jīng)650815短時間回火后，便可消除這種敏感性。在鐵素體不銹鋼的焊接件與奧氏體不銹鋼焊接件上產(chǎn)生的晶間腐蝕的部位也有所不同。前者產(chǎn)生于緊靠焊縫部位,后者則產(chǎn)生于距焊縫較遠的部位。這主要是由于在鐵素體不銹鋼的晶界上，碳化鉻的析出速度很快，一般的冷卻速度無法抑制這種析出。由于鉻在鐵素體不銹鋼的擴散速度較快，所以通過緩冷或回火可以消除貧鉻現(xiàn)

40、象。 評定試驗 中國已制定了評定不銹鋼晶間腐蝕試驗的國家標準。標準中規(guī)定了五種晶間腐蝕試驗方法：10草酸浸蝕法，它是通過觀察不銹鋼的顯微組織，將晶界的狀態(tài)進行分類評定的試驗方法;硫酸-硫酸鐵試驗法,它是將奧氏體不銹鋼在硫酸-硫酸鐵溶液中煮沸試驗后，以腐蝕率來評定晶間腐蝕傾向；65硝酸試驗法，它是將奧氏體不銹鋼浸在65硝酸溶液中煮沸試驗后,以腐蝕率來評定晶間腐蝕傾向的試驗方法；硝酸-氫氟酸試驗法，它是將奧氏體不銹鋼浸在70的10硝酸-3氫氟酸溶液中試驗，以腐蝕率來評定晶間腐蝕傾向的方法，適用于含鉬的奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕傾向；硫酸-硫酸銅試驗法,適用于檢驗奧氏體不銹鋼在加銅屑的硫酸-硫酸銅溶液中

41、煮沸試驗后,觀察試樣彎曲部分的表面是否有晶間腐蝕裂紋，以評定晶間腐蝕傾向。這五種方法各有不同特征，因此在試驗時，要視不同情況加以采用。 防止措施 晶間腐蝕的防止措施有：改變介質的腐蝕性；采用適當?shù)墓に嚧胧┮员M量避免金屬或合金在不適宜的溫度受熱，或在可能條件下重新進行固溶處理或其他合適的熱處理工藝；采用低碳和高純的不銹鋼或合金，把碳、氮等含量降到合理水平；在不銹鋼中添加鈦、鈮等強碳化物形成元素，形成碳化鈦和碳化鈮，以減少晶界貧鉻現(xiàn)象。我公司專門生產(chǎn)不銹鋼廚具，就我的經(jīng)驗看來，不銹鋼不能和普通鋼材焊接或直接接觸的原因，是為了防止不銹鋼的腐蝕，而不是為了防止普通鋼材的腐蝕。如果貴公司的產(chǎn)品不浸沒在電

42、解質中（產(chǎn)品不放在潮濕或有冷凝水的地方），只是希望鍍鋅板本身不受腐蝕，可以考慮使用不銹鋼螺絲，但是這樣做的話，不銹鋼螺栓會和鋼板之間發(fā)生“滲碳”，不銹鋼螺栓的防銹能力受到破壞，失去了采用不銹鋼螺栓的意義了。此時不銹鋼受到腐蝕的原因叫“晶間腐蝕”。如果貴公司產(chǎn)品會接觸到電解質或水，不銹鋼螺栓會和碳鋼產(chǎn)生“原電池”，加速雙方的銹蝕速度。此時腐蝕的原因叫“電化學腐蝕”，反應速度更快。-這是不接觸電解質時的情況： 不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質量分數(shù)必須大于1012%。當溫度升高時，碳在不銹鋼晶粒內(nèi)部的擴散速度大于鉻的擴散速度。因為室溫時碳在奧氏體中的溶解度很小，約為0.02%0.03%，而一

43、般奧氏體不銹鋼中的含碳量均超過此值，故多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散，并和鉻化合，在晶間形成碳化鉻的化合物，如（CrFe）23C6等。數(shù)據(jù)表明，鉻沿晶界擴散的活化能力162252KJ/mol，而鉻由晶粒內(nèi)擴散活化能約540KJ/mol，即:鉻由晶粒內(nèi)擴散速度比鉻沿晶界擴散速度小，內(nèi)部的鉻來不及向晶界擴散，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內(nèi)部，而是來自晶界附近，結果就使晶界附近的含鉻量大為減少，當晶界的鉻的質量分數(shù)低到小于12%時，就形成所謂的“貧鉻區(qū)”，在腐蝕介質作用下，貧鉻區(qū)就會失去耐腐蝕能力，而產(chǎn)生晶間腐蝕。不銹鋼在含Cl離子的溶液中耐腐蝕性能很差！不銹鋼表面致

44、密的氧化層會被鹽酸溶解！鹽酸中Cl離子比較高，不銹鋼在含Cl離子濃度較高的溶液中產(chǎn)生晶間腐蝕，是不銹鋼產(chǎn)生脆裂現(xiàn)象，一般Cl離子濃度25mg/L.(1) 不銹鋼酸洗一般很少采用鹽酸,原因是如果酸洗后如果鋼表面的殘余酸處理不干凈,殘余的Cl離子比較高，容易產(chǎn)生晶間腐蝕，是不銹鋼產(chǎn)生脆裂現(xiàn)象;但是如果酸洗后有高壓水+振動清洗再經(jīng)過鈍化后中和也可以采用鹽酸酸洗,而且鹽酸酸洗后的廢酸容易處理,對環(huán)保有好處.(2)不銹鋼的酸洗極少采用單一酸酸洗,95%以上的生產(chǎn)廠家都采用混酸酸洗:HNO3+HF;HNO3+HCl;H2SO4+HCl+HNO3等國際上通用的是第一種(3)酸洗的常見工藝流程:鹽浴(疏松氧化

45、皮)酸洗漂洗酸洗高壓水沖洗鈍化中和304材料出現(xiàn)生銹現(xiàn)象，可能有以下幾個原因： 1:使用環(huán)境中存在氯離子。 氯離子廣泛存在，比如食鹽/汗跡/海水/海風/土壤等等。不銹鋼在氯離子存在下的環(huán)境中，腐蝕很快，甚至超過普通的低碳鋼。 所以對不銹鋼的使用環(huán)境有要求，而且需要經(jīng)常擦拭，除去灰塵，保持清潔干燥。（這樣就可以給他定個“使用不當”。） 美國有一個例子：某企業(yè)用一橡木容器盛裝某含氯離子的溶液，該容器已使用近百余年，上個世紀九十年代計劃更換，因橡木材料不夠現(xiàn)代，采用不銹鋼更換后16天容器因腐蝕泄漏。 2:沒有經(jīng)過固溶處理。 合金元素沒有溶入基體，致使基體組織合金含量低，抗蝕性能差。 3:這種不含鈦和

46、鈮的材料有天生的晶間腐蝕的傾向。 加入鈦和鈮，再配以穩(wěn)定處理，可以減少晶間腐蝕。 在空氣中或化學腐蝕介質中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼，不銹鋼是具有美觀的表面和耐腐蝕性能好，不必經(jīng)過鍍色等表面處理，而發(fā)揮不銹鋼所固有的表面性能,使用于多方面的鋼鐵的一種，通常稱為不銹鋼。代表性能的有13鉻鋼，18-8鉻鎳鋼等高合金鋼。 從金相學角度分析，因為不銹鋼含有鉻而使表面形成很薄的鉻膜，這個膜隔離開與鋼內(nèi)侵入的氧氣起耐腐蝕的作用。 為了保持不銹鋼所固有的耐腐蝕性，鋼必須含有12%以上的鉻。 304 是一種通用性的不銹鋼，它廣泛地用于制作要求良好綜合性能（耐腐蝕和成型性）的設備和機件。 304不銹鋼是按照美國ASTM標準生產(chǎn)出來的不銹鋼的一個牌號。304相當于我國的0Cr19Ni9 (0Cr18Ni9)不銹鋼。304含鉻19%，含鎳9%。 304是得到最廣泛應用的不銹鋼/耐熱鋼。用于食品生產(chǎn)設備/昔通化工設備/核能等: 304 對應中國牌號為0Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti,含碳量0