《晶間腐蝕》ppt課件

1、定義：定義： 晶間腐蝕：金屬資料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿晶晶間腐蝕：金屬資料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿晶界發(fā)生的一種部分選擇性腐蝕。界發(fā)生的一種部分選擇性腐蝕。5.4 晶間腐蝕晶間腐蝕(intercrystalline corrosion) 晶界是不同晶粒之間的交界。由于晶粒有著不同的位向，故交界處原子的陳列必需從一種位向逐漸過渡到另一種位向。因此，晶界實(shí)踐上是種“面型不完好的構(gòu)造缺陷。 晶界上原子的平均能量因晶格畸變變大而高于晶粒內(nèi)部原子的平均能量。所高出的這部分能量稱為晶界能。純金屬的晶界在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕速度比晶粒本體的腐蝕速度快，緣由在于晶界的能量較高，原子處于不穩(wěn)定形狀。 晶間腐蝕的特征是在金

2、屬外表還看不出破壞時(shí)，晶粒之間已喪失了結(jié)合力，也失去了金屬的洪亮聲，嚴(yán)重時(shí)只需悄然敲打就會(huì)破碎成粉末。 晶間腐蝕的特征晶間腐蝕的特征產(chǎn)生晶間腐蝕的條件：產(chǎn)生晶間腐蝕的條件：金屬或合金中含有雜質(zhì)，或者有第二相沿晶界析出。金屬或合金中含有雜質(zhì)，或者有第二相沿晶界析出。晶界與晶粒內(nèi)化學(xué)成分的差別，在適宜的介質(zhì)中構(gòu)成腐蝕晶界與晶粒內(nèi)化學(xué)成分的差別，在適宜的介質(zhì)中構(gòu)成腐蝕的電池，晶界為陽極，晶粒為陰極，晶界產(chǎn)生選擇性溶的電池，晶界為陽極，晶粒為陰極，晶界產(chǎn)生選擇性溶解。解。有特定的腐蝕介質(zhì)存在。在某些合金有特定的腐蝕介質(zhì)存在。在某些合金-介質(zhì)體系中，往往產(chǎn)介質(zhì)體系中，往往產(chǎn)生嚴(yán)重的晶間腐蝕。例如奧氏體不

3、銹鋼在弱氧化性介質(zhì)生嚴(yán)重的晶間腐蝕。例如奧氏體不銹鋼在弱氧化性介質(zhì)如充氣海水或強(qiáng)氧化性介質(zhì)如濃硝酸的特定腐如充氣海水或強(qiáng)氧化性介質(zhì)如濃硝酸的特定腐蝕介質(zhì)中，能夠產(chǎn)生嚴(yán)重的晶間腐蝕。蝕介質(zhì)中，能夠產(chǎn)生嚴(yán)重的晶間腐蝕。 合金元素貧乏化；合金元素貧乏化；晶界析出不耐蝕的陽極相；晶界析出不耐蝕的陽極相；雜質(zhì)或溶質(zhì)原子在晶界區(qū)偏析；雜質(zhì)或溶質(zhì)原子在晶界區(qū)偏析；晶界處因相鄰晶粒間的晶向不同，刃型位錯(cuò)和空位在該處晶界處因相鄰晶粒間的晶向不同，刃型位錯(cuò)和空位在該處富集；富集；由于新相析出或轉(zhuǎn)變，呵斥晶界處具有較大的內(nèi)應(yīng)力。由于新相析出或轉(zhuǎn)變，呵斥晶界處具有較大的內(nèi)應(yīng)力。 由上述緣由，使晶界行為發(fā)生了顯著的變化

4、。呵斥由上述緣由，使晶界行為發(fā)生了顯著的變化。呵斥晶界、晶界附近和晶粒之間很大的電化學(xué)不均勻性。這種晶界、晶界附近和晶粒之間很大的電化學(xué)不均勻性。這種電化學(xué)不均勻性引起金屬晶界和晶粒本體的不等速溶解，電化學(xué)不均勻性引起金屬晶界和晶粒本體的不等速溶解，引起晶間腐蝕。引起晶間腐蝕。晶界腐蝕行為的緣由晶界腐蝕行為的緣由貧化實(shí)際、晶間貧化實(shí)際、晶間相析出實(shí)際、晶界吸附實(shí)際。相析出實(shí)際、晶界吸附實(shí)際。晶間腐蝕機(jī)理晶間腐蝕機(jī)理1、貧化實(shí)際：該實(shí)際以為，晶間腐蝕是由于晶界易析出第二相，呵斥晶界某一成分的貧乏化。對(duì)于奧氏體不銹鋼，因晶界析出Cr23C6相，呵斥晶界貧鉻，那么為貧鉻實(shí)際；對(duì)于鎳鉬合金，晶界析出N

5、i7Mo5，晶界貧鉬；對(duì)于銅鋁合金，晶界析出CuAl2，呵斥晶界貧銅。 例如將奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9加熱至1 0 5 0 1 1 5 0 固 溶 碳 的 固 溶 度 為010015%，隨后進(jìn)展淬火，經(jīng)固溶處置的1Cr18Ni9鋼是一種碳過飽和體，不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。在700800溫度范圍內(nèi)，碳的固溶量不超越0.02%，過飽和的碳要全部或部分從奧氏體中析出，這時(shí)碳將分散到晶界處，并與晶界處的鐵和鉻化合生成含鉻量高的碳化物Cr23C6，耗費(fèi)了晶界區(qū)的鉻，而鉻在晶粒內(nèi)部的分散速度比其在晶界處的分散速度要慢得多，來不及補(bǔ)充晶界區(qū)耗費(fèi)的鉻，因此在晶界區(qū)構(gòu)成貧鉻區(qū)。 淬火處置：在高于轉(zhuǎn)變溫度淬火處置：

6、在高于轉(zhuǎn)變溫度T1以上的溫度進(jìn)展保溫，然后以上的溫度進(jìn)展保溫，然后進(jìn)展急冷，使過飽和固溶體在室溫下得以保管的處置工藝。也進(jìn)展急冷，使過飽和固溶體在室溫下得以保管的處置工藝。也稱淬火處置。稱淬火處置。 敏化處置：在敏化處置：在T2以下的溫度區(qū)間保溫，使過飽和固溶體析以下的溫度區(qū)間保溫，使過飽和固溶體析出新相的處置工藝。普通稱回火處置或時(shí)效處置，在晶間腐蝕出新相的處置工藝。普通稱回火處置或時(shí)效處置，在晶間腐蝕研討領(lǐng)域中，常稱為敏化處置。研討領(lǐng)域中，常稱為敏化處置。 對(duì)于不銹鋼來說，由于晶界鈍態(tài)遭到破壞，在晶界上析出對(duì)于不銹鋼來說，由于晶界鈍態(tài)遭到破壞，在晶界上析出的碳化鉻周圍貧化鉻區(qū)就成為陽極區(qū)，

7、而碳化鉻和晶粒處于的碳化鉻周圍貧化鉻區(qū)就成為陽極區(qū)，而碳化鉻和晶粒處于鈍態(tài)成為陰極區(qū)，在腐蝕介質(zhì)中晶界與晶粒構(gòu)成活化鈍態(tài)成為陰極區(qū)，在腐蝕介質(zhì)中晶界與晶粒構(gòu)成活化-鈍化微鈍化微電池，該電池具有大陰極電池，該電池具有大陰極-小陽極的面積比，加速了晶界區(qū)的小陽極的面積比，加速了晶界區(qū)的腐蝕。腐蝕。 實(shí)驗(yàn)證明：有人測得了18-8不銹鋼在650敏化2h后的貧鉻區(qū)的寬度為150200nm。并測得奧氏體不銹鋼晶粒和晶界的陽極極化曲線。 不銹鋼腐蝕電位處于活化區(qū)、活化-鈍化過渡區(qū)、鈍化-過鈍化過渡區(qū)，都能產(chǎn)生晶間腐蝕。 2、晶間、晶間 相析出實(shí)際：相析出實(shí)際： 對(duì)于低碳的高鉻、高鉬不銹鋼已不存在貧鉻的條件，

8、可是在對(duì)于低碳的高鉻、高鉬不銹鋼已不存在貧鉻的條件，可是在650850內(nèi)熱處置時(shí)，會(huì)生成含鉻內(nèi)熱處置時(shí)，會(huì)生成含鉻4248%的的 相相FeCr金屬間金屬間化合物。在過鈍化電位下，化合物。在過鈍化電位下， 相發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。其陽極溶解相發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。其陽極溶解電流急劇地上升。能夠是電流急劇地上升。能夠是 相本身的選擇性溶解的緣故。相本身的選擇性溶解的緣故。 相相FeCr金屬間化合物普通只能在很強(qiáng)的氧化性介質(zhì)中才干金屬間化合物普通只能在很強(qiáng)的氧化性介質(zhì)中才干發(fā)生溶解。因此檢測這種類型的腐蝕必需運(yùn)用氧化性很強(qiáng)的發(fā)生溶解。因此檢測這種類型的腐蝕必需運(yùn)用氧化性很強(qiáng)的65%的沸騰硝酸，才可以使不銹鋼的腐

9、蝕電位到達(dá)過鈍化區(qū)。的沸騰硝酸，才可以使不銹鋼的腐蝕電位到達(dá)過鈍化區(qū)。3、晶界吸附實(shí)際：、晶界吸附實(shí)際： 超低碳不銹鋼在超低碳不銹鋼在1050固溶處置后，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中也會(huì)固溶處置后，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中也會(huì)出現(xiàn)晶間腐蝕，此時(shí)不能用貧鉻或出現(xiàn)晶間腐蝕，此時(shí)不能用貧鉻或 相析出實(shí)際來解釋。實(shí)驗(yàn)闡相析出實(shí)際來解釋。實(shí)驗(yàn)闡明，明，P雜質(zhì)達(dá)雜質(zhì)達(dá)100ppm或或Si雜質(zhì)達(dá)雜質(zhì)達(dá)1000 2000ppm時(shí)，它們?cè)诟邷貢r(shí)，它們?cè)诟邷貐^(qū)會(huì)使晶界吸附，并偏析在晶界上，這些雜質(zhì)在強(qiáng)氧化劑介質(zhì)區(qū)會(huì)使晶界吸附，并偏析在晶界上，這些雜質(zhì)在強(qiáng)氧化劑介質(zhì)作用下便發(fā)生溶解，導(dǎo)致晶界選擇性的晶間腐蝕。這種鋼經(jīng)敏作用下便發(fā)生溶解

10、，導(dǎo)致晶界選擇性的晶間腐蝕。這種鋼經(jīng)敏化處置后，反而不出現(xiàn)晶間腐蝕，這是由于碳和磷生成磷的碳化處置后，反而不出現(xiàn)晶間腐蝕，這是由于碳和磷生成磷的碳化物，限制了磷向晶界的分散，減輕雜質(zhì)在晶界的偏析，消除化物，限制了磷向晶界的分散，減輕雜質(zhì)在晶界的偏析，消除或減弱了剛剛對(duì)晶間腐蝕的敏感性?；驕p弱了剛剛對(duì)晶間腐蝕的敏感性。 上述幾種晶間腐蝕實(shí)際并不矛盾，他們各自適用于一定的合上述幾種晶間腐蝕實(shí)際并不矛盾，他們各自適用于一定的合金組織形狀和介質(zhì)條件。貧化實(shí)際適用于弱氧化性介質(zhì)，晶間金組織形狀和介質(zhì)條件。貧化實(shí)際適用于弱氧化性介質(zhì)，晶間 相析出實(shí)際適用于強(qiáng)氧化劑介質(zhì)、金相中有相析出實(shí)際適用于強(qiáng)氧化劑介質(zhì)

11、、金相中有 相的高鉻、高鉬不相的高鉻、高鉬不銹鋼，晶界吸附實(shí)際適用于強(qiáng)氧化劑介質(zhì)。銹鋼，晶界吸附實(shí)際適用于強(qiáng)氧化劑介質(zhì)。1、熱處置溫度與時(shí)間的影響：不銹鋼在可以產(chǎn)生晶間腐蝕的電位區(qū)，能否、熱處置溫度與時(shí)間的影響：不銹鋼在可以產(chǎn)生晶間腐蝕的電位區(qū)，能否產(chǎn)生晶間腐蝕以及腐蝕程度如何，都由鋼的熱處置制度對(duì)晶間腐蝕的敏感性產(chǎn)生晶間腐蝕以及腐蝕程度如何，都由鋼的熱處置制度對(duì)晶間腐蝕的敏感性所決議，即取決于受熱的程度、時(shí)間及冷卻速度。所決議，即取決于受熱的程度、時(shí)間及冷卻速度。 影響晶間腐蝕的要素：影響晶間腐蝕的要素：2、合金成分的影響：、合金成分的影響：碳對(duì)晶間腐蝕有艱苦影響，隨著含碳量增高，晶間腐蝕傾

12、向愈碳對(duì)晶間腐蝕有艱苦影響，隨著含碳量增高，晶間腐蝕傾向愈嚴(yán)重。不僅使產(chǎn)生晶間腐蝕傾向的加熱溫度和時(shí)間范圍擴(kuò)嚴(yán)重。不僅使產(chǎn)生晶間腐蝕傾向的加熱溫度和時(shí)間范圍擴(kuò)展，而且晶間腐蝕程度加重、固溶溫度升高。展，而且晶間腐蝕程度加重、固溶溫度升高。鉻、鎳、鉬、硅：鉻、鎳、鉬、硅：Cr、Mo含量增高，可降低含量增高，可降低C的活度，有利于的活度，有利于減弱晶腐蝕傾向；減弱晶腐蝕傾向；Ni、Si等是不構(gòu)成碳化物的元素，會(huì)提高等是不構(gòu)成碳化物的元素，會(huì)提高C的活度、降低的活度、降低C在奧氏體中的溶解度，促進(jìn)碳化物的析出。在奧氏體中的溶解度，促進(jìn)碳化物的析出。鈦、鈮：對(duì)于抗晶間腐蝕是有益的，由于它們同鈦、鈮：對(duì)

13、于抗晶間腐蝕是有益的，由于它們同C的親和力大的親和力大于于Cr同同C的親和力。為阻止碳化鉻的構(gòu)成，首先將不銹鋼加的親和力。為阻止碳化鉻的構(gòu)成，首先將不銹鋼加熱到熱到1100 以將一切碳化物溶解進(jìn)入奧氏體中，然后冷卻以將一切碳化物溶解進(jìn)入奧氏體中，然后冷卻到到900 保溫幾個(gè)小時(shí)讓保溫幾個(gè)小時(shí)讓Ti或或Nb與碳充分反響。在以后的碳與碳充分反響。在以后的碳化鉻析出溫度范圍內(nèi)加熱就沒有碳化鉻構(gòu)成。化鉻析出溫度范圍內(nèi)加熱就沒有碳化鉻構(gòu)成。3、腐蝕介質(zhì)的影響：、腐蝕介質(zhì)的影響： 不銹鋼在酸性介質(zhì)中晶間腐蝕較嚴(yán)重。尤其在不銹鋼在酸性介質(zhì)中晶間腐蝕較嚴(yán)重。尤其在H2SO4或或HNO3中添加氧化性陽離子，如中

14、添加氧化性陽離子，如Cu2+、Hg2+、Cr6+等能等能增大陰極過程電流密度。使晶間陽極溶解速度顯著加快。增大陰極過程電流密度。使晶間陽極溶解速度顯著加快。降低或消除有害雜質(zhì)。如降低降低或消除有害雜質(zhì)。如降低C、N、S等雜質(zhì)的含量。等雜質(zhì)的含量。參與穩(wěn)定化元素或晶界吸附元素。如在不銹鋼中參與參與穩(wěn)定化元素或晶界吸附元素。如在不銹鋼中參與Ti、Nb或或B。適當(dāng)?shù)臒崽幹霉に?。必需防止不銹鋼在敏化區(qū)間加熱。適當(dāng)?shù)臒崽幹霉に?。必需防止不銹鋼在敏化區(qū)間加熱。對(duì)焊接件要求進(jìn)展焊接后進(jìn)展固溶處置或快速冷卻，防對(duì)焊接件要求進(jìn)展焊接后進(jìn)展固溶處置或快速冷卻，防止在敏化溫度、時(shí)間內(nèi)停留。止在敏化溫度、時(shí)間內(nèi)停留。

15、采用雙相鋼。在奧氏體鋼中有采用雙相鋼。在奧氏體鋼中有1020%的鐵素體的鋼稱為的鐵素體的鋼稱為雙相鋼。由于鐵素體在鋼中大多沿晶界構(gòu)成，含鉻量高，雙相鋼。由于鐵素體在鋼中大多沿晶界構(gòu)成，含鉻量高，因此在敏化溫度區(qū)間不至于產(chǎn)生嚴(yán)重的貧化。因此在敏化溫度區(qū)間不至于產(chǎn)生嚴(yán)重的貧化。晶間腐蝕的控制方法：晶間腐蝕的控制方法：1、鐵素體不銹鋼晶間腐蝕 鐵素體不銹鋼是種要求在高、低溫時(shí)均無相而僅具相的鋼。晶間腐蝕特點(diǎn)是，導(dǎo)致其具有晶間腐蝕傾向的敏化處置以及抑制或消除其晶間腐蝕傾向的處置條件正好與奧氏體不銹鋼的情況相反。 由于在鐵素體中，鉻的遷移速度要比在奧氏體不銹鋼中要快得多，所以即使自高溫快速冷卻，鉻的碳化

16、物也能析出，呵斥貧鉻區(qū)，引起晶間腐蝕。但假設(shè)在700800攝氏度退火，將使亞穩(wěn)相Cr23C3轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定相Cr23C6，同樣能使鉻分布趨于均勻，從而消除晶間腐蝕的傾向。幾種其他方式的晶間腐蝕幾種其他方式的晶間腐蝕 高鉻鐵素體不銹鋼在高鉻鐵素體不銹鋼在900以上高溫加熱，然后空冷以上高溫加熱，然后空冷或水冷，就會(huì)引起晶間腐蝕傾向。而假設(shè)在或水冷，就會(huì)引起晶間腐蝕傾向。而假設(shè)在700 800重新加熱那么可消除晶間腐蝕敏感性。重新加熱那么可消除晶間腐蝕敏感性。2、鋁合金的晶間腐蝕、鋁合金的晶間腐蝕 在以上兩種處置工藝，雜質(zhì)在以上兩種處置工藝，雜質(zhì)Fe含量對(duì)高純鋁的晶間腐蝕趨含量對(duì)高純鋁的晶間腐蝕趨勢影

17、響相反。勢影響相反。 緣由：水淬時(shí)鐵是以固溶體方式存在，使得晶粒為陰極，而緣由：水淬時(shí)鐵是以固溶體方式存在，使得晶粒為陰極，而爐冷時(shí)雜質(zhì)鐵是以第二相方式存在使得晶粒為陽極。爐冷時(shí)雜質(zhì)鐵是以第二相方式存在使得晶粒為陽極。3、不銹鋼焊接晶間腐蝕：焊縫腐蝕、不銹鋼焊接晶間腐蝕：焊縫腐蝕 奧氏體不銹鋼雖然是一種焊接性能非常優(yōu)良的鋼種，奧氏體不銹鋼雖然是一種焊接性能非常優(yōu)良的鋼種，但它在焊接時(shí)，相對(duì)于焊接熱影響區(qū)的母材再一次加熱，但它在焊接時(shí)，相對(duì)于焊接熱影響區(qū)的母材再一次加熱，所以在熔合線附近，引起碳化物的析出，導(dǎo)致嚴(yán)重的晶所以在熔合線附近，引起碳化物的析出，導(dǎo)致嚴(yán)重的晶間腐蝕。間腐蝕。 供奧氏體不銹

18、鋼消費(fèi)、交貸和驗(yàn)收的有關(guān)檢驗(yàn)晶間腐蝕傾供奧氏體不銹鋼消費(fèi)、交貸和驗(yàn)收的有關(guān)檢驗(yàn)晶間腐蝕傾向用的工業(yè)檢測實(shí)驗(yàn)方法，目前列在規(guī)范中的根本有五種：向用的工業(yè)檢測實(shí)驗(yàn)方法，目前列在規(guī)范中的根本有五種：草酸電解浸蝕法、沸騰硫酸草酸電解浸蝕法、沸騰硫酸-硫酸鐵法、沸騰硫酸鐵法、沸騰65%硝酸法、硝酸法、硝酸硝酸-氫氟酸法和沸騰硫酸氫氟酸法和沸騰硫酸-硫酸銅法。硫酸銅法。1、硫酸、硫酸-硫酸銅法硫酸銅法GB43345-90溶液配制：溶液配制：100g分析純硫酸銅溶解于分析純硫酸銅溶解于700mL蒸餾水中，參與蒸餾水中，參與100mL分析純硫酸，再用蒸餾水稀釋至分析純硫酸，再用蒸餾水稀釋至1000mL。樣品置于參與銅屑后的溶液中，進(jìn)展延續(xù)樣品置于參與銅屑后的溶液中，進(jìn)展延續(xù)16h的煮沸實(shí)驗(yàn)。的煮沸實(shí)驗(yàn)。用彎曲法、金相法對(duì)晶間腐蝕傾向進(jìn)展評(píng)定。用彎曲法、金相法對(duì)晶間腐蝕傾向進(jìn)展評(píng)定。晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)方法及其評(píng)定方法晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)方法及其評(píng)定方法2、硫酸、硫酸-硫