不銹鋼應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕的區(qū)別

在不銹鋼的問(wèn)題上經(jīng)常提到應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕，他們的腐蝕到底有什么不同呢？如何區(qū)分呢？

1、晶間腐蝕

晶粒間界是結(jié)晶方向不同的晶粒間紊亂錯(cuò)合的界域，因而，它們是金屬中各溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物沉淀析出的有利區(qū)域。在某些腐蝕介質(zhì)中，晶粒間可能先行被腐蝕。這種沿著材料晶粒間界先行發(fā)生腐蝕，使晶粒之間喪失結(jié)合力的局部破壞現(xiàn)象，稱(chēng)為晶間腐蝕。特點(diǎn)是金屬的外形尺寸幾乎不變，大多數(shù)仍保持金屬光澤，但金屬的強(qiáng)度和延性下降，冷彎后表面出現(xiàn)裂縫，失去金屬聲，作斷面金相檢查時(shí)，可發(fā)現(xiàn)晶界或毗鄰區(qū)域發(fā)生局部腐蝕，甚至晶粒脫落，腐蝕沿晶界發(fā)展推進(jìn)較為均勻。

2、應(yīng)力腐蝕

金屬材料在應(yīng)力（拉應(yīng)力）和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后出現(xiàn)低于材料強(qiáng)度極限的脆性開(kāi)裂現(xiàn)象，致使金屬材料失效，這種現(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。特點(diǎn)是出現(xiàn)腐蝕裂縫甚至斷裂，裂縫的起源點(diǎn)往往在點(diǎn)腐蝕小孔或腐蝕小坑的底部；裂縫擴(kuò)展有沿晶間、穿晶粒和混合型三種，主裂縫通常垂直于應(yīng)力方向，多半有分枝；裂縫端部尖銳，裂縫內(nèi)壁及金屬外表面的腐蝕程度通常很輕微，裂縫端部的擴(kuò)張速度很快，斷口具有脆性斷裂的特征。

首先，試驗(yàn)方法不同，晶間腐蝕試驗(yàn)采用硫酸和硫酸銅，加熱溫度650℃左右；應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)采用沸騰氯化鎂，加熱到1025℃。

其次，試驗(yàn)?zāi)康牟煌?a href="http://m.faildr.com/projectinfo-38.html">晶間腐蝕試驗(yàn)是考核沿晶界的局部腐蝕情況；應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)是考核表面裂紋所顯示的應(yīng)力承受水平。

其相同之處是，都是針對(duì)不銹鋼的檢驗(yàn)，都是當(dāng)對(duì)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)有疑問(wèn)時(shí)，采用金相檢驗(yàn)予以確認(rèn)。

金屬晶界區(qū)域的溶解速度遠(yuǎn)大于晶粒本體的溶解速度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕，產(chǎn)生原因主要是金屬晶界區(qū)的物質(zhì)同晶粒本體的電化學(xué)性質(zhì)有差異（外在要具有適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)在該介質(zhì)條件下足以顯示出晶界物質(zhì)同晶粒本體之間的電化學(xué)性質(zhì)差異，而這種差異引起不等速溶解）。

當(dāng)固溶處理后的奧氏體不銹在500~850溫度范圍內(nèi)加熱時(shí)過(guò)飽和的碳就要全部或部分地從奧氏體中析出，形成鉻地碳化物，分布在晶界上，析出的碳化鉻的含鉻量比奧氏體基體的含鉻量高得多，含鉻量這樣高的碳化晶界析出必然使碳化物附近的晶界區(qū)貧鉻，形成貧鉻區(qū)，貧鉻區(qū)的電解密度比晶粒本體溶解電解密度大很多，從而使貧鉻區(qū)優(yōu)先溶解，產(chǎn)生晶間腐蝕。

應(yīng)力腐蝕：是指在靜拉伸力和腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的，是定向的陽(yáng)極溶解形成的。

應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象包括四個(gè)要素：

1、敏感的金屬材料；

2、特定的介質(zhì)環(huán)境；

3、處于張應(yīng)力狀態(tài)下；

4、經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間。

晶間腐蝕沿著邊界發(fā)生的選擇性腐蝕稱(chēng)為晶間腐蝕,因?yàn)榻饘俚淖罘€(wěn)定的結(jié)構(gòu)是它特有的結(jié)晶點(diǎn)陣,晶界則是晶粒間的錯(cuò)接區(qū),因而晶界是高能區(qū),具有更強(qiáng)的化學(xué)活性,一般晶界比晶粒腐蝕得快。若晶界明顯活潑得多，就產(chǎn)生晶間腐蝕，其含義是晶界或其臨近產(chǎn)生局部腐蝕，至于具體腐蝕原因和過(guò)程，則依不同的合金而異。

18-8奧氏體不銹鋼在500～800攝氏度溫度范圍內(nèi)加熱后，變得敏化，易于發(fā)生晶間腐蝕，幾乎一致認(rèn)為，奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的理論是基于晶界貧鉻。普通的18-8不銹鋼，一般含碳量為0.06～0.08％。當(dāng)含碳量約為0.02％或更高時(shí)，在500～800攝氏度范圍內(nèi)，Cr23C6實(shí)際上不固溶，并從固體中沉淀出來(lái)，結(jié)果使與晶界臨近的金屬中的鉻含量降低，貧鉻區(qū)發(fā)生腐蝕。

防止或減緩晶間腐蝕的措施：

a.選用抗晶間腐蝕的合金;

b.選擇合適的熱處理工藝，如鋁合金過(guò)時(shí)效處理；

c.在確定焊接工藝，鋁合金膠接及銑切工藝，回避容易產(chǎn)生晶間腐蝕的溫度下處理。

鍋爐受壓元件在腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力的作用下所引起的損壞稱(chēng)為應(yīng)力腐蝕，其表現(xiàn)的形式是腐蝕與裂紋同時(shí)出現(xiàn)。應(yīng)力腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，一般從金屬表面應(yīng)力集中缺陷處或電學(xué)腐蝕的狹長(zhǎng)溝處開(kāi)始，在拉應(yīng)力的作用下，腐蝕不斷向深處發(fā)展，裂紋也不斷向深處發(fā)展，由于裂紋處的應(yīng)力很高，腐蝕又是大面積的陰極和小面積的陽(yáng)極組合，因此腐蝕裂紋擴(kuò)展速度很快。應(yīng)力腐蝕裂紋的宏觀特征為裂紋基本上與應(yīng)力方向垂直；微觀特征為裂紋可能是沿晶間或穿晶，也可能是沿晶間和穿晶的混合型。這與材料、腐蝕介質(zhì)、溫度、應(yīng)力等因素有關(guān)。應(yīng)力腐蝕裂紋斷口宏觀形態(tài)為脆性斷裂，沒(méi)有塑性變形的痕跡，斷口表面失去金屬光澤，有時(shí)可以看到腐蝕的痕跡和產(chǎn)物，腐蝕產(chǎn)物一般呈灰黑色。常見(jiàn)的應(yīng)力腐蝕有苛性脆化和腐蝕疲勞。

正解如下： 【晶間腐蝕】

在某一溫區(qū)加熱后，金屬材料的晶界上可能析出化合物，這樣將導(dǎo)致晶界附近（晶間）有益耐蝕性的元素貧化，如果此時(shí)不具備消除這種局部化學(xué)成分變化的條件，這種區(qū)域?qū)⒁恢北３植?dǎo)致此區(qū)域在今后的材料服役過(guò)程中嚴(yán)重腐蝕、甚至斷裂，這就是晶間腐蝕。

通常在發(fā)生晶間腐蝕的材料表面難以觀察到明顯的變化，但材料表面層各晶粒之間的結(jié)合力已經(jīng)顯著削弱。 不銹鋼中的析出的主要是Cr的碳化物，而Cr是不銹鋼具有耐腐蝕性能的主要基礎(chǔ)元素，Cr在晶間的貧化是導(dǎo)致晶間腐蝕的主要原因，可以通過(guò)合理的熱處理消除晶間貧Cr、避免不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕。

順便提一句，在不銹鋼之外的多種合金材料上均可能發(fā)生晶間腐蝕，但，不同的材料對(duì)不同的腐蝕介質(zhì)敏感。

【應(yīng)力腐蝕】

在沒(méi)有腐蝕介質(zhì)接觸的情況下，金屬材料所承受的應(yīng)力（主要是拉應(yīng)力）只要不大于材料的強(qiáng)度，即使發(fā)生了明顯的變形，材料也不至于發(fā)生斷裂破壞。然而，當(dāng)材料與腐蝕介質(zhì)接觸時(shí)，即使材料承受的應(yīng)力遠(yuǎn)低于它的屈服強(qiáng)度，它

也會(huì)在一定時(shí)間后發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象就是應(yīng)力腐蝕，前述的“一定時(shí)間”就是斷裂壽命。介質(zhì)不變時(shí)，應(yīng)力越大、斷裂壽命就越短；應(yīng)力不變時(shí)，介質(zhì)濃度、溫度、壓力（尤其是有害雜質(zhì)的分壓）將制約材料的斷裂壽命。

通常情況下應(yīng)力腐蝕導(dǎo)致的金屬材料斷裂為脆性斷裂，材料的內(nèi)應(yīng)力（例如相變引起的組織應(yīng)力、冷作硬化引起的殘余應(yīng)力等）也會(huì)導(dǎo)致材料發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。因而，通常情況下，同一種金屬材料的強(qiáng)度和硬度越高，則抗應(yīng)力腐蝕的能力越差；韌性和塑性越好，則抗應(yīng)力腐蝕的性能也越好。

另外，一般認(rèn)為，應(yīng)力腐蝕斷裂與氫脆有關(guān)。 多數(shù)金屬材料會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，但不同材料的敏感介質(zhì)不同。對(duì)不銹鋼等鐵基合金而言，Ni含量的提高將顯著改善它的抗應(yīng)力腐蝕性能，一般認(rèn)為當(dāng)含Ni量大于40%時(shí)，合金對(duì)應(yīng)力腐蝕將變得不再敏感，而實(shí)際情況會(huì)復(fù)雜得多。

晶間腐蝕：當(dāng)奧氏體不銹鋼在425度-870度之間保持足夠的時(shí)間，碳化鉻（Cr23C6）首先沉積在奧氏體晶界上。這種沉積物形式被認(rèn)為是敏化作用。當(dāng)被敏化的材料在相當(dāng)強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)中接觸足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，就會(huì)發(fā)生晶間腐蝕。 敏化處理的制度：一般為650度保溫0.5-2h。雙相鋼為650度保溫半小時(shí)（0.5h）。當(dāng)制造過(guò)程中溫度超過(guò)400度時(shí)，要提供敏化處理的試樣進(jìn)行試驗(yàn)。 晶間腐蝕產(chǎn)生的條件是：

1.酸性介質(zhì)，如，工業(yè)醋酸、硝酸、鹽酸、甲酸等，但氣相

酸不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕?；旧纤械娜跛岫紝?duì)奧氏體不銹鋼有晶間腐蝕。 2.溫度〉50度

防止晶間腐蝕大致有三種：

1.固溶化處理；將金屬加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持，使過(guò)剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到飽和固溶體的工藝稱(chēng)固溶處理。 固熔化處理指加熱到1100℃，使析出物重新分解熔入奧氏體內(nèi)，經(jīng)淬火進(jìn)入一次穩(wěn)定區(qū)。 通過(guò)固溶處理鉻鎳不銹鋼將高溫組織在室溫下固定下來(lái)獲得被碳過(guò)飽和的奧氏體，以改善鉻鎳不銹鋼的耐腐蝕性。此外，它還能提高鉻鎳不銹鋼的塑性和韌性。

2.降低鋼中含碳量盡量使用超低碳（C<=0.03%）鋼種；這樣在晶間處鉻的含量減少可基本保持在安全限度內(nèi)。因?yàn)樘己苌倌敲次龀龅腃r23C6就很少，也基本上造成晶間貧鉻的機(jī)會(huì)就很小了。

3.添加穩(wěn)定碳化物的元素Ti或Nb。穩(wěn)定化處理指加熱到875℃保溫2小時(shí)空冷。使碳化物充分析出，使鉻元素充分?jǐn)U散。從而進(jìn)入二次穩(wěn)定區(qū)。