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ASM Handbook Volume 13 Corrosion“冶金因素對(duì)腐蝕的影響”一節(jié)中奧氏體不銹鋼部分的翻譯整理如下，其中帶“*”符號(hào)的句子為意譯。

1、介紹

冶金因素包括：合金的化學(xué)成分和熱處理，但不包括機(jī)械因素。

受冶金因素影響的腐蝕最為常見的是晶間腐蝕。

2、晶間腐蝕的機(jī)理

如果晶界的腐蝕速率大于晶體內(nèi)部，那么將出現(xiàn)晶間腐蝕（原文如此，個(gè)人不太理解）。腐蝕速率的不同源于晶界和晶體內(nèi)部成分的差異。

腐蝕速率的差異由一系列化學(xué)反應(yīng)引起。晶界上相的沉淀會(huì)消耗基體中影響抗腐蝕能力的元素。晶界上的相比基體更為活潑。晶界上多種溶質(zhì)原子的偏析會(huì)局部加速腐蝕。冶金上的改變對(duì)抗晶間腐蝕能力的影響在金相上并不總是容易觀察，所以應(yīng)進(jìn)行晶間腐蝕傾向試驗(yàn)*。

（極化曲線的內(nèi)容略去）

對(duì)晶間腐蝕敏感，并不意味著對(duì)其他形式的腐蝕的敏感性增加（increased susceptibility），如點(diǎn)蝕或全面腐蝕。特定環(huán)境引起特定材料的晶間腐蝕。不過，對(duì)晶間腐蝕敏感意味著對(duì)晶間型應(yīng)力腐蝕（intergranular stress-corrosion）也敏感，但對(duì)一些鎳基合金，對(duì)晶間腐蝕敏感，但卻有抗應(yīng)力腐蝕能力。

許多合金系統(tǒng)都會(huì)發(fā)生晶間腐蝕。不過，人們對(duì)不銹鋼晶間腐蝕的研究最多。（不銹鋼的晶間腐蝕較為常見）

3、冶金因素對(duì)不銹鋼腐蝕的影響

碳的分布對(duì)這些合金（鐵素體、奧氏體、雙相及馬氏體不銹鋼）抗晶間腐蝕能力的影響最為明顯，但氮和金相的影響同樣重要。

3.1、奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕

1035℃碳化鉻能夠完全溶于奧氏體。但如果從這個(gè)最高溫度冷卻或者重新加熱到425~815℃（如焊接、熱處理等）碳化鉻會(huì)在晶界沉淀。晶界上的鉻含量高于基體。

碳化鉻的沉淀會(huì)消耗晶界附近基體上的鉻含量，而425~815℃溫度下鉻在奧氏體中的擴(kuò)散是緩慢的，因此就存在貧鉻區(qū)，合金就會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕敏感。在許多環(huán)境中，貧鉻區(qū)的腐蝕速度要大于基體。下圖為含有硫酸鐵的50%沸騰硫酸中鉻含量對(duì)合金腐蝕速率的影響。

如果奧氏體不銹鋼能夠快速冷卻到425℃以下，就不會(huì)出現(xiàn)碳化物沉淀，也就不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕敏感性。如果重新加熱到425~815℃進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，將會(huì)出現(xiàn)碳化物沉淀和晶間腐蝕敏感性。碳化鉻的最大沉淀速度出現(xiàn)于675℃。碳鋼和低合金鋼通常在這一溫度區(qū)間進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，因此對(duì)于需要進(jìn)行消除應(yīng)力處理的異種鋼焊接接頭，應(yīng)注意不銹鋼的選材。

焊接是最容易引起晶間腐蝕的。雖然焊縫和焊縫附近的基本金屬的快速冷卻可以避免碳化物的沉淀。但對(duì)于較厚的工件，焊接的熱循環(huán)將會(huì)使部分的熱影響區(qū)HAZ出現(xiàn)碳化鉻沉淀。如果將金屬重新加熱到1035℃以上并快速冷卻，可以消除碳化物的沉淀。

3.2、晶間腐蝕的預(yù)防措施

控制碳的含量，或添加能夠形成比碳化鉻更穩(wěn)定碳化物的元素。對(duì)于大多數(shù)奧氏體不銹鋼，將碳含量控制在0.03%以下，能夠避免焊接和熱處理過程中的敏化。但這種方法對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間服役于425~815℃的工況是無(wú)效的。

鈦Ti和鈮Nb與碳的親合力要比鉻Cr強(qiáng)，能夠形成更穩(wěn)定的化合物，進(jìn)而避免碳化鉻的沉淀。常見的含有穩(wěn)定化元素Ti、Nb的穩(wěn)定化不銹鋼有321和347。321含有不少于5x C+N%的Ti，347含有不少于8Xc%的Nb。Ti作為穩(wěn)定化元素時(shí)，應(yīng)考慮氮N的存在，除了氮化鉻的沉淀是個(gè)問題之外，氮化鉻也種非常穩(wěn)定的化合物。Ti容易與N形成化合物，因此需要添加足夠的Ti才能與碳形成化合物。

長(zhǎng)時(shí)間服役于425~815℃，穩(wěn)定化不銹鋼比低碳不銹鋼具有更好的抗敏化能力。穩(wěn)定化不銹鋼通常進(jìn)行900℃的穩(wěn)定化熱處理，以獲得最大的抗晶間腐蝕能力。穩(wěn)定化熱處理移除（remove）了固溶體中的碳，因?yàn)樵?00℃時(shí)碳化鈦、碳化鈮是穩(wěn)定的，而碳化鉻不穩(wěn)定，進(jìn)而能夠阻止較低溫度下碳化鉻的形成。（這段還需要斟酌一下）

上圖為四種不銹鋼拼接后置于HNO3/HF熱溶液中的焊縫腐蝕情況。左上角為304L，右上角347（含Nb），左下角321（含Ti）、右下角為304。從圖中可以看出低碳不銹鋼、含穩(wěn)定化元素的不銹鋼的抗蝕能力要優(yōu)于304。還要以發(fā)現(xiàn)，敏化區(qū)是偏離焊縫的。

3.3、刀蝕

刀蝕是一種局部晶間腐蝕。焊接過程中，基體金屬立即與熔合線連接，被加熱到足夠高的溫度使穩(wěn)定碳化物溶解，但足夠快的冷卻速度能夠防止碳化物的沉淀。隨后的焊接將使這一狹小區(qū)域達(dá)到穩(wěn)定的碳化物和碳化鉻出現(xiàn)沉淀的溫度區(qū)間。碳化鉻的沉淀將使這一與熔合線毗鄰的狹小區(qū)域?qū)чg腐蝕敏感。

刀蝕可以通過穩(wěn)定化處理或選擇恰當(dāng)?shù)暮附訁?shù)來避免。

3.4、晶間腐蝕傾向試驗(yàn)（略）

3.5、晶間型應(yīng)力腐蝕破裂（intergranularstress-corrosion cracking）

對(duì)晶間腐蝕敏感的奧氏體不銹鋼，對(duì)晶間型應(yīng)力腐蝕也敏感。

（應(yīng)力腐蝕分為晶間型、穿晶型及混合型三種。）

3.6、鐵素體、馬氏體的影響

除了碳化物，金相同樣會(huì)影響奧氏體不銹鋼的腐蝕行為。鐵素體，成分不平衡的結(jié)果，會(huì)損害抗點(diǎn)蝕能力。馬氏體會(huì)導(dǎo)致某些條件下的氫脆敏感。馬氏體由不穩(wěn)定奧氏體轉(zhuǎn)化而來。雖然許多不銹鋼都可以產(chǎn)生這種現(xiàn)象。但在低鎳Ni不銹鋼（如301）中最為常見。這種轉(zhuǎn)化可以用于增加可成型性。

3.7、σ相的影響

在碳化鉻沉淀的溫度區(qū)間，也會(huì)出現(xiàn)脆硬的中間相σ相的析出，引起一些工況下的晶間腐蝕敏感性。

除了腐蝕性能，σ相也會(huì)影響材料的機(jī)械性能。雖然它與高溫鐵素體（δ-鐵素體），但它可以直接從奧氏體轉(zhuǎn)化而來。

強(qiáng)氧化性環(huán)境中，σ相對(duì)奧氏體不銹鋼的腐蝕性能最為嚴(yán)重。如果σ相是連續(xù)的，應(yīng)引起重視，分散的σ相引起的腐蝕對(duì)金屬的滲透（penetration）并沒有顯著的影響*。

最重要的問題是，與σ相有關(guān)的奧氏體不銹鋼腐蝕，發(fā)生在σ相可用顯微鏡判定之前。暴露于675℃的，低碳含鉬奧氏體不銹鋼（如316L和CF3M）或穩(wěn)定化不銹鋼（如321和347）在HNO3及一些情況下的Fe2(SO)4-H2SO4，會(huì)出現(xiàn)晶間腐蝕敏感性。這無(wú)法用碳化鉻沉淀來解釋，而通過光學(xué)顯微鏡也針法觀察到σ相。但一些敏化鋼確實(shí)存在網(wǎng)狀σ相，并被假定（been asummed）是引起晶間腐蝕的原因。這種假設(shè)認(rèn)為在出現(xiàn)可觀察的σ相之前，其影響產(chǎn)生于（felt through）前體或不可見相。所以在晶間腐蝕傾向試驗(yàn)中，應(yīng)考慮不可見的σ相，雖然它對(duì)腐蝕性能的影響只出現(xiàn)于像HNO3這種強(qiáng)氧化環(huán)境中。

非敏化奧氏體不銹鋼（經(jīng)固溶退火，不含碳化物或其他有害相）在強(qiáng)氧化性環(huán)境中會(huì)現(xiàn)晶間腐蝕敏感性。常規(guī)的控制冶金參數(shù)已經(jīng)無(wú)法影響這咱晶間腐蝕侵害。