晶間腐蝕是局部腐蝕的一種，是沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴(kuò)展的腐蝕。主要由于晶粒表面和內(nèi)部間化學(xué)成分的差異以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在而產(chǎn)生。晶間腐蝕破壞晶粒間的結(jié)合，大大降低金屬的機(jī)械強(qiáng)度，而且腐蝕發(fā)生后金屬和合金的表面仍保持一定的金屬光澤，看不出被破壞的跡象。但晶粒間結(jié)合力顯著減弱，力學(xué)性能惡化，不能經(jīng)受敲擊，所以是一種很危險(xiǎn)的腐蝕。通常出現(xiàn)于黃銅、硬鋁合金和一些不銹鋼、鎳基合金中。不銹鋼焊縫的晶間腐蝕是化學(xué)工業(yè)的一個(gè)重大問(wèn)題。

  產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼，當(dāng)受到應(yīng)力作用時(shí)，即會(huì)沿晶界斷裂、強(qiáng)度幾乎完全消失，這是不銹鋼的一種最危險(xiǎn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)必須大于10％～12％。當(dāng)溫度升高時(shí)，碳在不銹鋼晶粒內(nèi)部的擴(kuò)散速度大于鉻的擴(kuò)散速度。因?yàn)槭覝貢r(shí)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(guò)此值，故多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)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(kuò)散的活化能為162～252kJ／mol，而鉻由晶粒內(nèi)擴(kuò)散活化能約為540kJ／mol，即：鉻由晶粒內(nèi)擴(kuò)散速度比鉻沿晶界擴(kuò)散速度小，內(nèi)部的鉻來(lái)不及向晶界擴(kuò)散，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來(lái)自?shī)W氏體晶粒內(nèi)部，而是來(lái)自晶界附近，結(jié)果就使晶界附近的含鉻量大為減少。當(dāng)晶界的鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低到小于12％時(shí)，就形成所謂的“貧鉻區(qū)”，在腐蝕介質(zhì)作用下，貧鉻區(qū)就會(huì)失去耐腐蝕能力，而產(chǎn)生晶間腐蝕。見(jiàn)圖8.1.5。

  產(chǎn)生晶間腐蝕的條件：①. 內(nèi)因。晶粒和晶界區(qū)的組織不同，因而電化學(xué)性質(zhì)存在顯著差異。②. 外因。晶粒和晶界的差異要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下才能顯露出來(lái)。

 1. 敏化

   含碳量超過(guò)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(dāng)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(shí)，或者緩慢冷卻通過(guò)這個(gè)溫度區(qū)間時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生晶間偏析，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?qū)Ωg敏感。敏化作用也可出現(xiàn)于焊接時(shí)，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(yàn)方法。試驗(yàn)時(shí)將鋼試樣放入沸騰的65％硝酸溶液中連續(xù)48h為一個(gè)周期，共5個(gè)周期，每個(gè)周期測(cè)定重量損失。一般規(guī)定，5個(gè)試驗(yàn)周期的平均腐蝕率應(yīng)不大于0.05mm／m。

2. 預(yù)防措施

  ①. 調(diào)整焊縫的化學(xué)成分，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。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0.04％以下，稱為“超低碳”不銹鋼，就可以避免鉻的碳化物生成?？刂圃谖ｋU(xiǎn)溫度區(qū)的停留時(shí)間，防止過(guò)熱，快焊快冷，使碳來(lái)不及析出。

  ②. 奧氏體不銹鋼的抗腐蝕性能來(lái)自金屬表面形成的氧化鉻保護(hù)層。如果材料加熱到450～900℃高溫，材料的結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生變化，沿晶體邊緣會(huì)形成碳化鉻。這樣在晶體邊沿就無(wú)法形成氧化鉻保護(hù)層，從而導(dǎo)致抗腐蝕性能降低。由此開(kāi)發(fā)出了304L不銹鋼和316L不銹鋼來(lái)對(duì)抗這種腐蝕。304L不銹鋼和316L不銹鋼的含碳量都較低，因?yàn)樘己繙p少，所以就不會(huì)產(chǎn)生碳化鉻，也就不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。應(yīng)該說(shuō)明的是，較高的晶間腐蝕敏感性并不意味著非低碳材料就更容易腐蝕。在高氯環(huán)境中，這種敏感性也高。請(qǐng)注意這種現(xiàn)象緣于高溫（450～900℃）。通常焊接是達(dá)到這個(gè)溫度的直接原因。對(duì)于軟閥座常規(guī)蝶閥而言，由于我們并不在閥板上進(jìn)行焊接操作，因此采用低碳不銹鋼并沒(méi)有多大意義。a. 使用低碳牌號(hào)00Cr19Ni10（304L）或00Cr17Ni14Mo2（316L），或穩(wěn)定的牌號(hào)0Cr18Ni11Ti（321，多見(jiàn)于歐洲）或0Cr18Ni11Nb（347，多見(jiàn)于美國(guó)），可防止焊接時(shí)碳化物沉淀出造成有害影響的數(shù)量。b. 如果結(jié)構(gòu)件小，能夠在爐中進(jìn)行熱處理，則可在1040～1150℃進(jìn)行熱處理以溶解碳化鉻，并且在425～815℃區(qū)間快速冷卻以防止碳的沉淀。

  ③. 焊接鐵素體不銹鋼在某些介質(zhì)中也可能出現(xiàn)晶間腐蝕。這是當(dāng)鋼從925℃以上快速冷卻時(shí)，碳化物或氧化物沉淀，金屬晶格應(yīng)變?cè)斐傻?，焊接后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理可消除應(yīng)力并恢復(fù)耐腐蝕性能。在1Cr17不銹鋼中加入超過(guò)8倍碳含量的鈦，通?？蓽p少焊接鋼結(jié)構(gòu)在一些介質(zhì)中的晶間腐蝕。然而加入鈦在濃硝酸中不是有效的。

  ④. 合金應(yīng)用中的預(yù)防措施：選用抗晶間腐蝕的合金；選擇合適的熱處理工藝，如鋁合金過(guò)時(shí)效處理；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。

3. 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

  GB/T 4334《金屬和合金的腐蝕 不銹鋼晶間腐蝕敏感性試驗(yàn)方法》

  ASTM A262《奧氏體不銹鋼晶間腐蝕標(biāo)準(zhǔn)方法》

  ISO 3651《不銹鋼耐晶間腐蝕的測(cè)定》

  JIS G0571-0575《不銹鋼耐晶間腐蝕的測(cè)定》

  ASTM A763《鐵素體不銹鋼晶間腐蝕敏感性檢測(cè)》

  GB/T 15260《金屬和合金的腐蝕 鎳合金晶間腐蝕敏感性試驗(yàn)方法》

  GB/T 21433《不銹鋼壓力容器晶間腐蝕敏感性檢驗(yàn)》

  CB/T 3949《船用不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕試驗(yàn)方法》

  GB/T 26491《鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)方法 質(zhì)量損失法》

  ASTM G28《鍛造高鎳鉻軸承合金晶間腐蝕敏感性的檢查用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》

  GB/T 7998《鋁合金晶間腐蝕測(cè)定方法》

  HG/T 3173《尿素級(jí)超低碳鉻鎳鈅奧氏體不銹鋼晶間腐蝕傾向試驗(yàn)》