張瀟勻（河海大學(xué) 江蘇常州213022）

一、引言

不銹鋼按組織分類(lèi)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(yōu)良的韌性和可加工性能，被廣泛的用于核工業(yè)，機(jī)械工業(yè)，化學(xué)工業(yè)，視頻制造業(yè)，制藥和生物工程等領(lǐng)域，其產(chǎn)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(shù)大，但是導(dǎo)熱系數(shù)小，所以比較容易產(chǎn)生熱裂紋；同時(shí)當(dāng)Cr 含量超過(guò)百分之十六時(shí)還會(huì)有析出現(xiàn)象，析出的σ 相具有變成分和復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，但是在實(shí)際操作中，加快900℃到500℃的冷卻速度會(huì)防止硬化；在低溫時(shí)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(duì)其加以分析好好利用。

二、奧氏體不銹鋼的耐蝕性機(jī)理

1、晶間腐蝕：慢冷產(chǎn)生晶間腐蝕，快冷避免晶間腐蝕

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

1.2 熱影響區(qū)的晶間腐蝕

是指在熱影響區(qū)中加熱溫度處于450-850℃敏化加熱區(qū)間的部分會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。

由于過(guò)飽和固溶的C 向晶粒邊界擴(kuò)散，與晶界附近的Cr 結(jié)合形成碳化物， 并在晶界析出， 由于C 比Cr 擴(kuò)散的快，Cr 來(lái)不及從晶內(nèi)補(bǔ)充到晶界附近，以致臨近晶界的晶粒周邊層Cr 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于百分之十二， 即所謂的貧鉻現(xiàn)象， 從而造成晶間腐蝕。

1.3 在熔合區(qū)的晶間腐蝕——刀蝕

非超低碳，含穩(wěn)定元素的鋼，經(jīng)過(guò)高溫加熱和中溫敏化會(huì)產(chǎn)生刀蝕。

由于過(guò)飽和的C 和Ti 與Nb 形成TiC, NbC 形式存在， 在加熱到1200℃時(shí)候，碳化物會(huì)分解成為T(mén)i 和Nb，經(jīng)過(guò)中溫敏化，形成貧鉻層，而原子較大的Ti 和Nb 運(yùn)動(dòng)距離很小在原位不動(dòng)。

所以不含Ti,Nb 的18-8 奧氏體不銹鋼不應(yīng)有刀蝕但是有晶間腐蝕。

2、點(diǎn)蝕

不銹鋼常因?yàn)槁入x子的存在而使鈍化層局部破壞以致形成腐蝕元，同時(shí)晶軸負(fù)偏析處易產(chǎn)生點(diǎn)蝕。

3、應(yīng)力腐蝕

當(dāng)腐蝕介質(zhì)存在而且構(gòu)件還必須要承受一定的拉應(yīng)力時(shí)才會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂， 奧氏體不銹鋼屬于陽(yáng)極溶解型即APC 型應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。

原因：構(gòu)件在應(yīng)力作用下，產(chǎn)生不同程度的塑性變形，變形達(dá)到一定得程度的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生滑移臺(tái)階， 滑移臺(tái)階高度大于氧化膜厚度時(shí)候，氧化膜破裂，金屬露于表面，在腐蝕介質(zhì)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(duì)于焊縫區(qū)的防治措施： 通過(guò)焊接材料使焊縫金屬成為超低碳或者含有穩(wěn)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(guò)量的δ相存在時(shí)，易促使形成σ 脆性相，且不利于高溫。 在奧氏體中，C的擴(kuò)散速度慢，但溶解度大；在鐵素體中，C 的擴(kuò)散速度快，但溶解度小。 在奧氏體晶界，過(guò)飽和的C 析出，此時(shí)，δ 相中富含的Cr析出，兩者形成鉻化物，避免了晶界上出現(xiàn)貧鉻區(qū)，有效防止晶間腐蝕。

b. 對(duì)于熱影響區(qū)的的防治措施： 在焊接工藝的時(shí)候使用小的焊接線能量，快速焊，以減少處于敏化區(qū)的時(shí)間。

c. 對(duì)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(jīng)過(guò)高溫的焊接溫度區(qū)間有經(jīng)過(guò)中溫敏化， 這樣可以避免刀蝕。

2、點(diǎn)蝕

含Mo 的耐點(diǎn)蝕的能力要強(qiáng)于不含Mo 元素的鋼，所以可以向鋼中加入Mo 元素，同時(shí)減少氯離子和氧的含量；應(yīng)該盡量避免冷加工，以避免位錯(cuò)露頭處發(fā)生點(diǎn)蝕的可能性。

3、應(yīng)力腐蝕

在組裝時(shí)應(yīng)避免各種傷痕， 同時(shí)由于應(yīng)力腐蝕是由于原電池原理所以我們可以使焊縫的化學(xué)成分和組織盡量的和母材保持一致，這樣就不會(huì)存在電勢(shì)差,不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。同時(shí)在焊接的工程中也要注意既要防止淬硬也要防止晶粒嚴(yán)重長(zhǎng)大， 并且要有焊后的消應(yīng)力處理。

四、結(jié)語(yǔ)

上述介紹的主要是奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕，點(diǎn)蝕，以及應(yīng)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(lái)應(yīng)該從化學(xué)元素的角度和焊接工藝方法的角度來(lái)考慮，同時(shí)還要結(jié)合焊接的實(shí)際條件。

[1]《腐蝕與防護(hù)手冊(cè)》， 天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院出版，化學(xué)工業(yè)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(yàn)方法》，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，GB/T 4334-2008；[3]《焊接冶金與金屬焊接性》，周振豐，張文鉞主編，機(jī)械工業(yè)出版社，1988 年第2 版；[4]《焊接冶金學(xué)-材料焊接性》，李亞江主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2010 年10 月第1 版