奥氏体不锈钢的耐蚀性

张潇匀（河海大学 江苏常州213022）

一、引言

不锈钢按组织分类分为奥氏体钢，铁素体钢，马氏体钢，以及铁素体和奥氏体双相不锈钢，和沉淀硬化钢。 其中奥氏体不锈钢因其良好的耐蚀性，优良的韧性和可加工性能，被广泛的用于核工业，机械工业，化学工业，视频制造业，制药和生物工程等领域，其产量和用量占不锈钢总量的百分之七十以上。 但是这种材料也有缺陷如：其线膨胀系数大，但是导热系数小，所以比较容易产生热裂纹；同时当Cr 含量超过百分之十六时还会有析出现象，析出的σ 相具有变成分和复杂的晶体结构，但是在实际操作中，加快900℃到500℃的冷却速度会防止硬化；在低温时还有低温脆性。 但是奥氏体不锈钢焊接接头由于具有良好的耐蚀性，所以我们要对其加以分析好好利用。

二、奥氏体不锈钢的耐蚀性机理

1、晶间腐蚀：慢冷产生晶间腐蚀，快冷避免晶间腐蚀

1.1 焊缝区的晶间腐蚀由于γ 相柱状晶的单一方向性，以致形成连续的贫Cr 层。

1.2 热影响区的晶间腐蚀

是指在热影响区中加热温度处于450-850℃敏化加热区间的部分会产生晶间腐蚀。

由于过饱和固溶的C 向晶粒边界扩散，与晶界附近的Cr 结合形成碳化物， 并在晶界析出， 由于C 比Cr 扩散的快，Cr 来不及从晶内补充到晶界附近，以致临近晶界的晶粒周边层Cr 的质量分数低于百分之十二， 即所谓的贫铬现象， 从而造成晶间腐蚀。

1.3 在熔合区的晶间腐蚀——刀蚀

非超低碳，含稳定元素的钢，经过高温加热和中温敏化会产生刀蚀。

由于过饱和的C 和Ti 与Nb 形成TiC, NbC 形式存在， 在加热到1200℃时候，碳化物会分解成为Ti 和Nb，经过中温敏化，形成贫铬层，而原子较大的Ti 和Nb 运动距离很小在原位不动。

所以不含Ti,Nb 的18-8 奥氏体不锈钢不应有刀蚀但是有晶间腐蚀。

2、点蚀

不锈钢常因为氯离子的存在而使钝化层局部破坏以致形成腐蚀元，同时晶轴负偏析处易产生点蚀。

3、应力腐蚀

当腐蚀介质存在而且构件还必须要承受一定的拉应力时才会产生应力腐蚀开裂， 奥氏体不锈钢属于阳极溶解型即APC 型应力腐蚀开裂。

原因：构件在应力作用下，产生不同程度的塑性变形，变形达到一定得程度的时候会产生滑移台阶， 滑移台阶高度大于氧化膜厚度时候，氧化膜破裂，金属露于表面，在腐蚀介质的作用下，金属被快速溶解。

三、奥氏体不锈钢防腐蚀的措施

1、晶间腐蚀

a. 对于焊缝区的防治措施： 通过焊接材料使焊缝金属成为超低碳或者含有稳定化元素Nb,并且采用δ 和γ 双相钢。

一般情况下， 希望焊缝中存在4%--12%的δ 相， 过量的δ相存在时，易促使形成σ 脆性相，且不利于高温。 在奥氏体中，C的扩散速度慢，但溶解度大；在铁素体中，C 的扩散速度快，但溶解度小。 在奥氏体晶界，过饱和的C 析出，此时，δ 相中富含的Cr析出，两者形成铬化物，避免了晶界上出现贫铬区，有效防止晶间腐蚀。

b. 对于热影响区的的防治措施： 在焊接工艺的时候使用小的焊接线能量，快速焊，以减少处于敏化区的时间。

c. 对于刀蚀的防治措施：靠近腐蚀那面要后焊，这样就可以避免经过高温的焊接温度区间有经过中温敏化， 这样可以避免刀蚀。

2、点蚀

含Mo 的耐点蚀的能力要强于不含Mo 元素的钢，所以可以向钢中加入Mo 元素，同时减少氯离子和氧的含量；应该尽量避免冷加工，以避免位错露头处发生点蚀的可能性。

3、应力腐蚀

在组装时应避免各种伤痕， 同时由于应力腐蚀是由于原电池原理所以我们可以使焊缝的化学成分和组织尽量的和母材保持一致，这样就不会存在电势差,不会产生应力腐蚀。同时在焊接的工程中也要注意既要防止淬硬也要防止晶粒严重长大， 并且要有焊后的消应力处理。

四、结语

上述介绍的主要是奥氏体不锈钢的晶间腐蚀，点蚀，以及应力腐蚀的原理以及防治措施。 但是防止措施只是阐述了几种比较重要的方法， 概括起来应该从化学元素的角度和焊接工艺方法的角度来考虑，同时还要结合焊接的实际条件。

[1]《腐蚀与防护手册》， 天华化工机械及自动化研究设计院出版，化学工业出版社，2008 年8 月第2 版；[2]《金属和合金的腐蚀-不锈钢晶间腐蚀试验方法》，中国国家标准化管理委员会，GB/T 4334-2008；[3]《焊接冶金与金属焊接性》，周振丰，张文鉞主编，机械工业出版社，1988 年第2 版；[4]《焊接冶金学-材料焊接性》，李亚江主编，机械工业出版社，2010 年10 月第1 版