304不锈钢晶间腐蚀.docx

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1、GB8878185555334563BT9125XW创作编号：创 凤呜大王*材料腐蚀与防护结课作业304 奥氏体不锈钢的晶间腐蚀报告班级：成型 1303 班姓名：赵旭男学号：20232336304 奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢，钢中含 Cr 约 18%、含Ni 约 8%、C 约 0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。它是一种很常见的不锈钢材料，业内也叫做18/8 不锈钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不行能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进展强化，具有良好的易切削性。304 奥氏体不锈钢的防锈性能比 200 系列的不锈钢材料要强，密度为7.93 g/ 。它在

2、耐高温方面也比较好，最高可承受 10001200。它具有优良的耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能，加工性能好且韧性高， 被广泛应用。适用于食品的加工储存、家庭用品、汽车配件、医疗器具、化学建材，农业船舶部件等。304 奥氏体不锈钢中最为重要的元素是 Ni 和 Cr，但是又不仅限于这两种元素。对于304 奥氏体不锈钢来说，其成分中的Ni 元素格外重要，直接打算着它的抗腐蚀力气。它正是由于有足够含量的铬，其保护性氧化膜是自愈性的。当其薄膜破坏时， 重形成的保护性氧化薄膜。致使它能进展机械加工也不失去抗氧化性能。然而当金属含铬量不够或某些缘由造成不锈钢晶界贫铬，就不能形成保护性氧化膜。这就说明不锈钢之

3、所以不锈，关键在于要有足够的铬和足够的氧。此外，Ni 与 Cr 协作，在不锈钢中发挥着重要作用。Ni 在不锈钢中的主要作用在于其转变了钢的晶体构造，形成奥氏体晶体构造，从而改善和加强 Cr 的钝化机理，其抗晶间腐蚀力气得到提高。表 1CSiMnPSCrNiN3040.0101.02.00.0450.0318.0/20.08.00/10.00.103470.081.02.00.0450.0317.0/19.09.00/13.00.103210.081.02.00.0450.0317.0/19.09.00/12.0304、347、321 钢的化学成分表格 1(%)奥氏体不锈钢在很多介质环境中简洁发

4、生晶间腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲乏等腐蚀类型。在其中参与不同元素可得到不同特性，加Mo 改善点蚀和耐缝隙腐蚀，降低C 含量或参与 Ti 和 Nb 可削减晶间腐蚀倾向，加Ni 和 Cr 可改善高温抗氧化性和强度，加Ni 改善抗应力腐蚀性能。我查阅了晶间腐蚀的相关资料，由于以前在金属学与热处理里接触过晶间腐蚀，而且在材料腐蚀与防护的课堂上，自己对晶间腐蚀也更感兴趣。作编号：GB88781 85555334563BT9125XW 凤呜大王*0.10晶间腐蚀是一种常见的局部腐蚀，患病这种腐蚀的不锈钢，外表看来还很光亮，但只要轻小扣击便会裂开成细粒。由于晶间腐蚀不易检查，会造成设备突然破坏

5、，所以危害性极大。奥氏体不锈钢是工业中应用最广的不锈钢之一，多半在约427816的敏化温度范围内，在特定的腐蚀环境中易发生晶间腐蚀，晶间腐蚀也会加快整体腐蚀。图1图2晶间腐蚀的示意图1和显微镜下的图片2典型的奥氏体不锈钢一般是在固溶处理状态下使用，于常温下腐蚀介 质中工作，它的耐蚀性能是基于钝化作用。奥氏体不锈钢含有较高的铬， 铬易氧化形成致密的氧化膜，能提高钢的电极电位，因此具有良好的耐蚀 性能。当含铬量18%、含镍量8%时，能得到均匀的奥氏体组织，且含铬和镍量越高，奥氏体组织越稳定，耐蚀性能就越好，故通常没有晶间腐蚀现象。但假设再次加热到450850或在此温度区间工作，且钢中含碳量超过0.

6、020.03，又缺少Ti、Nb 等能把握碳的元素时，处于腐蚀介质中往往就可以见到晶间腐蚀现象。这说明，晶间腐蚀和钢的成分碳和碳化物形成元素有关，还与加热条件有关。现已有一些学说对晶间腐蚀现象做了解释，其中腐蚀机理主要有“贫Cr理论”和“晶界杂质选择性溶解理论”等。受到敏化处理时，C和Cr形成碳化物(主要为)在晶界析出。由于含Cr量很高，而Cr在奥氏体中集中速率很低，这样就在晶界两侧形贫Cr理论：C在奥氏体中的饱和溶解度小于0.102%，一般不锈钢的碳含量都高于这个数值。当不锈钢从固溶温度冷却下来时，C处于过饱和状态，成了贫Cr区。即晶界区和晶粒本体有了明显的差异，晶粒与晶界构成活态- 钝态的微

7、电偶构造，造成晶界腐蚀。晶界杂质选择性溶解理论：在强氧化性介质中不锈钢也会发生晶间腐蚀，但晶间腐蚀不是发生在经过敏化处理的不锈钢上，而是发生在经固溶处理的不锈钢上。对于这类晶间腐蚀明显不能用贫Cr理论来解释，而要用晶界杂质选择性溶解理论来解释。当晶界上析出了相(FeCr金属间化合 物)，或是有杂质偏析，在强氧化性介质中便会发生选择性溶解，从而造成晶间腐蚀。而敏化加热时析出的碳化物有可能使杂质不富集或者程度减轻， 从而消退或削减晶间腐蚀倾向。另外，晶间腐蚀的机理还有“晶界吸附理论”、“亚稳沉淀相理论” 等等。这些理论，彼此并不冲突，互为补充。晶间腐蚀机理的争论格外重要，可以应用现代检测技术，争论

8、晶间原子构造的转变、断口形貌、化学成分的变化、腐蚀的过程、腐蚀产物的成分以及晶界合金元素的相互影响等，进一步解释晶间腐蚀现象。在争论304奥氏体不锈钢晶间腐蚀的腐蚀机理后，进一步探讨不锈钢腐蚀的影响因素化学成分、晶粒尺寸和热处理工艺，而化学成分的影响主要分为以下四点。低于0.08%，这时晶界中能够析出C的数量较少。在晶界形成碳化物机（1） C元素的影响：C含量是影响304不锈钢晶间腐蚀主要的因素，304 不锈钢抗晶间腐蚀的力气，会随着含碳量的降低而上升。C的质量分数最好会也随之削减，不易在晶界处会形成贫铬区。假设C的质量分数超过0.08%， 产生晶间腐蚀的倾向就会大大增加。（2） Cr元素的影

9、响：在奥氏体不锈钢中，Cr含量的增加，在低敏化温度区会加速晶间腐蚀；在高敏化温度区，则会延长产生晶间腐蚀的时间。一般认为，在低于550是受Cr的集中把握，而高于此温度是受碳化物的生成速度把握。因此在温度低时，低C不锈钢也易于敏化。奥氏体不锈钢中Cr 的含量应超过13%，假设更低，则会严峻降低抗晶间腐蚀的力气。（3） Ni元素的影响：在不锈钢中参与Ni，使钢获得完全奥氏体组织。奥氏体不锈钢中，随着Ni含量的增加，剩余的铁素体可完全消退，使钢材Ni含量的增加，会降低C在奥氏体不锈钢中的溶解度，从而使碳化物本身没有形成微电池的力气，这也是避开不锈钢被腐蚀的主要缘由。但随析出倾向增加，所以Ni含量的增

10、加，会增大晶间腐蚀的敏感性。（4） Ti、Nb元素的影响：如在不锈钢中的参与Ti、Nb 等与C的结合力气比Cr 更强的元素，能够与C结合合成稳定的碳化物，可以避开在奥氏体中形成贫铬区。Ti是强碳化物形成元素，可形成稳定的TiC，可降低基体的碳含量，稳定Cr含量，最主要的作用是使钢中的C优先与Ti形成稳定的TiC， 而无法形成Cr的碳化物，避开消灭晶界贫铬现象，增加晶间抗蚀力气。晶粒尺寸的影响:随着晶粒尺寸的减小，晶间腐蚀速率降低。这是由于晶粒越大，单位体积的晶界面积越大，形成Cr的碳化物越多，贫Cr越严峻， 因而晶间腐蚀速率更大。另外，晶界的形貌也会影响奥氏体不锈钢的晶间腐蚀的敏感性。热处理工

11、艺的影响固溶处理和稳定化处理。（1） 固溶处理：为了保证304奥氏体不锈钢具有最好的耐蚀性，必需使其具有单相奥氏体组织，因此对奥氏体不锈钢进展固溶化处理。固溶处理， 就是将奥氏体不锈钢加热到1100左右，使碳化物相全部或根本溶解，C固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使C到达过饱和状态。强化固溶体， 并提高韧性及抗腐蚀性能，消退应力与软化，以便连续加工或成型，这样 就不会在晶界处形成“贫铬区”，也就会降低发生晶间腐蚀的几率。不锈 钢在加热过程中，在敏化温度区停留时间越短，发生晶间腐蚀的时机越小。经过固溶处理后，钢中碳化物全部溶于奥氏体组织，然后实行水淬快冷， 不让奥氏体在冷却过程中有析出或发生

12、相变。这样在室温状态下，可以获 得单相奥氏体组织，消退晶间腐蚀倾向。固溶化处理技术条件是：加热850900，保温6h，随炉冷却。该温度下几乎全部溶解，而TiC和NbC只是局部溶解。而后缓冷，在（2） 稳定化处理：稳定化处理通常为固溶处理的后续处理工艺，一般针对含Ti、Nb 的钢种。将这种钢再加热到850900保温确定时间，在出，提高抗晶间腐蚀性能。假设不进展稳定化处理，在敏化温度区冷却过程中，钢中的C充分地与Ti、Nb 等结合，而析出TiC、NbC，而不析间450850，照旧会优先沉淀出来，这就是稳定化处理的必要性。对304奥氏体不锈钢其稳定化处理的工艺条件为：将工件加热到850900，保温足

13、够长的时间，快速冷却。通过304奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理、腐蚀影响因素的了解，可以总结出不锈钢晶间腐蚀的防护措施。（1） 严格把握含碳量：碳是造成晶间腐蚀的主要元素，碳含量在0.08% 以下时，能够析出碳的数量少；碳含量在0.08%以上时，则析出碳的数量快速增加。所以选用低碳和超低碳不锈钢避开形成Cr的碳化物，使晶间腐蚀敏感性降低到最小值。当C的质量分数要降低到0.03%以下所谓超低碳不锈钢， 便可避开晶间腐蚀，才能在最危急的敏化温度下加热1000 h，而不产生晶间腐蚀。降低不锈钢中的C含量，这是防止不锈钢晶间腐蚀的最重要的措施。氏体中以形态析出，造成晶界处奥氏体贫铬所致，防止晶界贫铬是（2）

14、 添加Ti、Nb 等合金元素：不锈钢中参与钛或铌的目的是为了防止晶间腐蚀。钛和铌都是强碳化物形成元素，它们是作为形成稳定的碳化物， 从而防止晶间腐蚀而参与不锈钢中的。一般认为，晶间腐蚀是C从饱和的奥C优先与它们结合生成TiC 或NbC，这样就避开了析出而造成晶界贫防止晶间腐蚀的有效方法。将各种元素按与C的亲和力排列，挨次为： TiVNbWMoCrMn。Ti和Nb与C的亲和力都比Cr大，把它们参与钢中后，铬。为了促使TiC或NbC的析出，含TiC或者NbC的不锈钢必需经过稳定化处理。稳定化处理一般是在固溶处理后进展，含Ti、Nb的奥氏体不锈钢，在固溶处理后，将钢加热到850900后保温5小时然后

15、空冷，此时Cr的碳化物完全溶解，Ti或Nb碳化物不完全溶解，且在冷却过程中充分析出，使碳不行能再形成Cr的碳化物，因而有效地消退了晶间腐蚀。（3） 固溶淬火处理：把钢加热至9501150 左右，保温一段时间， 使碳化物和各种合金元素充分均匀地溶解于奥氏体中，然后快速淬火冷却， 碳及其它合金元素来不及析出或少量析出，从而起到防止晶间腐蚀的作用。（4） 调整钢中组织比例，形成双相不锈钢：通过调整钢中奥氏体形成元素与铁素体形成元素的比例，使其具有奥氏体铁素体双相组织，其中铁素体占 5%12%。这种双相组织不易产生晶间腐蚀，这是由于铁素体含铬量高，能够补充晶界因形成高铬碳化合物所引起的贫铬，所以具有良

16、好的耐晶间腐蚀力气。又由于降低了镍含量，比单纯的奥氏体不锈钢强高。双相不锈钢由于具有奥氏体和铁素体的共同优点，所以近年来进展较快，从分类方面讲已经成为一种的不锈钢种类。碳含量是影响奥氏体不锈钢晶间腐蚀的最主要因素，不锈钢中的C含量小于0.03%，晶间腐蚀敏感性大大降低，其敏感性随C含量的增加而增加； 承受超低C 的不锈钢时，削减钢中杂质的含量和固溶处理，是把握奥氏体不锈钢晶间腐蚀最有效的措施；通过固溶后的稳定化处理，可以显著提高304奥氏体不锈钢的耐蚀性能；适当提高固溶温度至1100, 再经850900保温的稳定化处理，能稳定提高不锈钢的抗晶间腐蚀性能。由于奥氏体不锈钢具有优良的综合性能和成熟

17、的加工制造工艺，所以应用会更加广泛，但是其易发生晶间腐蚀的特性不容无视。在工程实际应用过程中，要从设计、选材、制造、安装和操作维护等各环节加以留意， 最好从源头上避开发生晶间腐蚀，也就是使奥氏体不锈钢的工作温度避开敏化区域，否则要从设计角度上考虑使用应用其它材质，如双相不锈钢、超级不锈钢等。参考文献：1 张晶莹.304奥氏体不锈钢晶间腐蚀的争论及防护J.Equipment Manufactring Technology No.2，20232 任中育，葛晶.奥氏体不锈钢晶间腐蚀缘由分析和对策J四川化工,第18卷2023年第5期GB8878185555334563BT9125XW创作编号：创 凤呜大王*