【文章內(nèi)容簡介】 顯微鏡明場下觀察，其顏色隨基體金屬中碳含量的不同而變化，例如，在含碳 ％左右的 1Crl8Ni9Ti 鋼中，通常呈金黃色；在暗場下透明；偏光下呈各向同性，不透明。硫作為一種雜質（%）而存在于奧氏體不銹鋼中，或者是為改善鋼的切削性能而特意加入的，其加入量通常為 %。由于室溫下，硫在不銹鋼中的溶解度小于%，因此，它通常是以金屬硫化物的形式存在于鋼中。這些硫化物主要是硫化錳，但也含有鉻和其他元素。這此硫化物起到點蝕源的作用，這些硫化物不僅對奧氏體不銹鋼而且對所有的不銹鋼的抗點蝕性能都是有害的。6 不銹鋼的腐蝕2 理論基礎不銹鋼的腐蝕從化學角度看有兩種，一種是化學腐蝕，一種是電化學腐蝕?；瘜W腐蝕是不銹鋼直接與周圍介質發(fā)生純化學作用；電化學腐蝕是不銹鋼在酸、堿、鹽等電介質中由于本身各部分電極電位的差異，在不同區(qū)域產(chǎn)生電位差，從而形成了腐蝕原電池而發(fā)生了氧化還原反應，產(chǎn)生的腐蝕。不銹鋼的腐蝕原電池是由于電化學不均勻性引起的，組織與化學成分不均勻都會產(chǎn)生原電池，例如鋼中的碳化物、硫化物、夾雜物等第二相和基體，晶內(nèi)和晶界之間都會產(chǎn)生電極電位差。前面所講的不銹鋼中的合金元素 Cr、Ni、Si 等都能夠提高其基體的電極電位，有效地提高了不銹鋼的耐腐蝕性能。那些促進奧氏體形成，使不銹鋼獲得單一奧氏體組織的元素同樣減少微腐蝕原電池的數(shù)目從而有效地提高不銹鋼的耐腐蝕性能。減少與消除不銹鋼中的各種不均勻現(xiàn)象都可以減少不銹鋼中微腐蝕原電池的數(shù)目，都可以達到提高耐腐蝕性能的目的。 不銹鋼的晶間腐蝕晶粒間界是結晶學取向不同的晶粒間紊亂錯合的界域，它們是鋼中各種溶質元素偏析或金屬化合物（如碳化物和δ相）沉淀析出的有利區(qū)域。因此，在某些腐蝕介質中，晶粒間界可能先行被腐蝕，這種類型的腐蝕稱為晶間腐蝕[9]。關于不銹鋼晶間腐蝕的理論解釋有多種，其中以貧化理論廣為人們所接受。貧化理論[10]該理論認為，晶間腐蝕的原因是由于晶間析出新的相，造成晶界區(qū)中某一成分的貧化所致。對奧氏體不銹鋼而言，其晶間腐蝕的原因是由于晶界區(qū)的貧鉻所引起。我們知道，奧氏體不銹鋼碳的溶解度隨溫度的下降而減少。當奧氏體不銹鋼經(jīng)高溫范圍固溶處理后，其中的碳處于過飽和狀態(tài)，若在敏化溫度范圍內(nèi)加熱，奧氏體中過飽和的碳就會迅速地向晶界擴散與鉻結合形成富 Cr 的 Cr23C6碳化物相而析出。當7碳化鉻沿晶界析出時，碳化物附近的碳和鉻的濃度急劇下降，碳化鉻生長所需的碳取自晶粒內(nèi)部，而鉻主要由碳化物附近的晶界區(qū)域提供。由于 Cr 的擴散速度較慢且得不到及時的補充，結果晶界區(qū)域的 Cr 很快被消耗，Cr 的含量明顯下降，出現(xiàn)貧鉻區(qū)。貧鉻區(qū)的含 Cr 量低于鈍化所需的臨界濃度（～12%）,這樣，就形成了處于活化態(tài)的晶界貧鉻區(qū)與處于鈍化態(tài)的未貧鉻的晶粒區(qū)域，建立起一個很大電位差的活化－鈍化電池，從而使貧鉻的晶界區(qū)域容易受到侵蝕，發(fā)生晶界腐蝕。圖 21 為奧氏體不銹鋼敏化狀態(tài)下 Cr23C6相沿晶界析出及晶間腐蝕電池的示意圖說明。圖 21 奧氏體不銹鋼敏化態(tài)晶界析出及腐蝕電池示意圖貧鉻理論可以解釋在活化－鈍化電位區(qū)以及除過鈍化區(qū)以外的各電位區(qū)發(fā)生的晶間腐蝕現(xiàn)象。大多數(shù)奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕都發(fā)生在弱氧化性介質中，亦即處于陽極極化曲線上的活化－鈍化過渡的電位區(qū)。貧鉻理論可以較好的解釋回火溫度與時間，以及鋼中的含碳量、碳化物形成元素對晶間腐蝕的影響規(guī)律。根據(jù)貧鉻理論提出一系列防止晶間腐蝕的有效措施，并在實踐中得到證實。晶間腐蝕的預防措施基于不銹鋼晶間腐蝕的貧鉻理論，預防措施一般從改變鋼的化學成分和熱處理工藝兩個方面來實施：1）降低不銹鋼中的含碳量。這是防止不銹鋼晶間腐蝕的最重要的措施。一般認為鋼中含碳量降低到 %以下（所謂超低碳不銹鋼）便可以避免晶間腐蝕。2）加入 Ti 或 Nb 等強碳化物形成元素。它們與鋼中的碳結合生成穩(wěn)定的 TiC 和 NbC化合物，且不易發(fā)生分解。這樣就可以減少甚至避免 Cr23C6 碳化物的形成，防8止了 Cr 的貧化。3）固溶處理。固溶處理能使碳化物不析出或少許析出，故可以防止晶間腐蝕。具體工藝為將奧氏體不銹鋼加熱至 1050～1150℃使 Cr23C6溶入固溶體，然后快速冷卻。這方法適用于不銹鋼小型零件。需指出的是，經(jīng)固溶處理后的不銹鋼不宜再在 400～900℃敏化溫度區(qū)間加熱。4）選用具有優(yōu)良抗晶間腐蝕性能，含有一定量鐵素體的奧氏體－鐵素體雙相不銹鋼。 不銹鋼的點腐蝕不銹鋼之所以能抗腐蝕乃是由于其表面能形成一層具有保護性的鈍化膜。然而，一旦這層鈍化膜遭到破壞，而又缺乏自鈍化的條件或能力，不銹鋼就會發(fā)生腐蝕，如果腐蝕僅僅集中在不銹鋼的某些特定點域，并在這些點域形成向深處發(fā)展的腐蝕小坑，而不銹鋼的大部分表面仍保持鈍態(tài)的腐蝕現(xiàn)象，稱為點腐蝕。但不銹鋼的點腐蝕只有在特定的腐蝕介質中才能發(fā)生。當介質中鹵素離子和氧化劑（例如溶解氧）同時存在時，容易發(fā)生點腐蝕。大部分不銹鋼設備的點腐蝕失效都是由氯化物和氯離子引起的[11]。點蝕機理[12]現(xiàn)以 188 不銹鋼在充氣的 NaCl 溶液中的腐蝕過程為例,對點蝕機理加以說明：1)蝕孔的形成 188 不銹鋼是一種鈍化能力比較強的金屬，在無活性陰離子的介質中，其鈍化膜的溶解和修復(再鈍化)處于動平衡狀態(tài)。而在 NaCl 溶液中,由于存在 Cl－將使平衡受到破壞，因為氯離子能在某些活性點上優(yōu)先被氧原子吸附，在金屬表面，并和金屬離子結合成可溶性氯化物，形成孔徑很小(約 20～30μｍ)的蝕孔活性中心，亦稱點蝕核。蝕核可在鈍化金屬的光滑表面上任何地方形成，隨機分布。但當鈍化膜局部有缺陷，金屬內(nèi)部有夾雜的硫化物，晶間有碳化物等沉積時，蝕核將在這些特定點上優(yōu)先形成。大部分蝕核將繼續(xù)長大。當蝕核長大到孔徑約大于 30μｍ時，金屬表面即出現(xiàn)宏觀可見的蝕孔。2)蝕孔的發(fā)展 形成蝕孔以后，由于孔內(nèi)金屬表面處于活態(tài)，電位較負；蝕孔9外的金屬表面處于鈍態(tài)，電位較正，于是孔內(nèi)外構成了一個活態(tài)—鈍態(tài)微電池。孔內(nèi)的主要陽極反應有: Fe176。Fe2++2ｅ, Ni176。Ni2++2ｅ以及 Cr176。Cr3++3ｅ孔外的主要陰極反應為:1O2+H2O+2ｅ176。2OH－2由于孔的面積相對很小，陽極電流密度很大，蝕孔繼續(xù)加深?？淄饨饘俦砻鎸⑹艿疥帢O保護,可繼續(xù)保持鈍態(tài)?？變?nèi)介質基本上處于滯留狀態(tài)，溶解的金屬離子不易往外擴散，溶解氧也不易