奧氏體不銹鋼的耐蝕性

張瀟勻（河海大學 江蘇常州213022）

一、引言

不銹鋼按組織分類分為奧氏體鋼，鐵素體鋼，馬氏體鋼，以及鐵素體和奧氏體雙相不銹鋼，和沉淀硬化鋼。 其中奧氏體不銹鋼因其良好的耐蝕性，優良的韌性和可加工性能，被廣泛的用于核工業，機械工業，化學工業，視頻制造業，制藥和生物工程等領域，其產量和用量占不銹鋼總量的百分之七十以上。 但是這種材料也有缺陷如：其線膨脹系數大，但是導熱系數小，所以比較容易產生熱裂紋；同時當Cr 含量超過百分之十六時還會有析出現象，析出的σ 相具有變成分和復雜的晶體結構，但是在實際操作中，加快900℃到500℃的冷卻速度會防止硬化；在低溫時還有低溫脆性。 但是奧氏體不銹鋼焊接接頭由于具有良好的耐蝕性，所以我們要對其加以分析好好利用。

二、奧氏體不銹鋼的耐蝕性機理

1、晶間腐蝕：慢冷產生晶間腐蝕，快冷避免晶間腐蝕

1.1 焊縫區的晶間腐蝕由于γ 相柱狀晶的單一方向性，以致形成連續的貧Cr 層。

1.2 熱影響區的晶間腐蝕

是指在熱影響區中加熱溫度處于450-850℃敏化加熱區間的部分會產生晶間腐蝕。

由于過飽和固溶的C 向晶粒邊界擴散，與晶界附近的Cr 結合形成碳化物， 并在晶界析出， 由于C 比Cr 擴散的快，Cr 來不及從晶內補充到晶界附近，以致臨近晶界的晶粒周邊層Cr 的質量分數低于百分之十二， 即所謂的貧鉻現象， 從而造成晶間腐蝕。

1.3 在熔合區的晶間腐蝕——刀蝕

非超低碳，含穩定元素的鋼，經過高溫加熱和中溫敏化會產生刀蝕。

由于過飽和的C 和Ti 與Nb 形成TiC, NbC 形式存在， 在加熱到1200℃時候，碳化物會分解成為Ti 和Nb，經過中溫敏化，形成貧鉻層，而原子較大的Ti 和Nb 運動距離很小在原位不動。

所以不含Ti,Nb 的18-8 奧氏體不銹鋼不應有刀蝕但是有晶間腐蝕。

2、點蝕

不銹鋼常因為氯離子的存在而使鈍化層局部破壞以致形成腐蝕元，同時晶軸負偏析處易產生點蝕。

3、應力腐蝕

當腐蝕介質存在而且構件還必須要承受一定的拉應力時才會產生應力腐蝕開裂， 奧氏體不銹鋼屬于陽極溶解型即APC 型應力腐蝕開裂。

原因：構件在應力作用下，產生不同程度的塑性變形，變形達到一定得程度的時候會產生滑移臺階， 滑移臺階高度大于氧化膜厚度時候，氧化膜破裂，金屬露于表面，在腐蝕介質的作用下，金屬被快速溶解。

三、奧氏體不銹鋼防腐蝕的措施

1、晶間腐蝕

a. 對于焊縫區的防治措施： 通過焊接材料使焊縫金屬成為超低碳或者含有穩定化元素Nb,并且采用δ 和γ 雙相鋼。

一般情況下， 希望焊縫中存在4%--12%的δ 相， 過量的δ相存在時，易促使形成σ 脆性相，且不利于高溫。 在奧氏體中，C的擴散速度慢，但溶解度大；在鐵素體中，C 的擴散速度快，但溶解度小。 在奧氏體晶界，過飽和的C 析出，此時，δ 相中富含的Cr析出，兩者形成鉻化物，避免了晶界上出現貧鉻區，有效防止晶間腐蝕。

b. 對于熱影響區的的防治措施： 在焊接工藝的時候使用小的焊接線能量，快速焊，以減少處于敏化區的時間。

c. 對于刀蝕的防治措施：靠近腐蝕那面要后焊，這樣就可以避免經過高溫的焊接溫度區間有經過中溫敏化， 這樣可以避免刀蝕。

2、點蝕

含Mo 的耐點蝕的能力要強于不含Mo 元素的鋼，所以可以向鋼中加入Mo 元素，同時減少氯離子和氧的含量；應該盡量避免冷加工，以避免位錯露頭處發生點蝕的可能性。

3、應力腐蝕

在組裝時應避免各種傷痕， 同時由于應力腐蝕是由于原電池原理所以我們可以使焊縫的化學成分和組織盡量的和母材保持一致，這樣就不會存在電勢差,不會產生應力腐蝕。同時在焊接的工程中也要注意既要防止淬硬也要防止晶粒嚴重長大， 并且要有焊后的消應力處理。

四、結語

上述介紹的主要是奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕，點蝕，以及應力腐蝕的原理以及防治措施。 但是防止措施只是闡述了幾種比較重要的方法， 概括起來應該從化學元素的角度和焊接工藝方法的角度來考慮，同時還要結合焊接的實際條件。

[1]《腐蝕與防護手冊》， 天華化工機械及自動化研究設計院出版，化學工業出版社，2008 年8 月第2 版；[2]《金屬和合金的腐蝕-不銹鋼晶間腐蝕試驗方法》，中國國家標準化管理委員會，GB/T 4334-2008；[3]《焊接冶金與金屬焊接性》，周振豐，張文鉞主編，機械工業出版社，1988 年第2 版；[4]《焊接冶金學-材料焊接性》，李亞江主編，機械工業出版社，2010 年10 月第1 版