晶間腐蝕是一種選擇性的腐蝕破壞，它與一般選擇性腐蝕不同，腐蝕不是從局部外表面開始的，而是集中發(fā)生在金屬的晶界區(qū)，因此稱做晶間腐蝕。發(fā)生這種類型腐蝕之后，有時(shí)從外觀上不易察覺出來，但由于晶界區(qū)因腐蝕已遭到破壞，材料強(qiáng)度幾乎完全喪失，嚴(yán)重者可失去金屬聲，這時(shí)每個(gè)晶粒實(shí)際上已接近分離，稍經(jīng)受力即沿晶界斷裂，甚至?xí)蔀榉勰?。所以晶間腐蝕是一種危害性很大的腐蝕破壞。

  晶間腐蝕在鉻鎳、鉻錳氮等奧氏體不銹鋼管與高鉻鐵素體不銹鋼管中均可發(fā)生，兩者表現(xiàn)形式雖相同，但其機(jī)理不完全一樣。

  奧氏體不銹鋼在450～850℃區(qū)間受熱后，原來固溶在奧氏體中的碳與鉻結(jié)合，在奧氏體晶界以Cr₂₃C₆碳化物的形式析出，造成了晶界區(qū)的奧氏體貧鉻，即鉻降到不銹鋼耐蝕所需要的最低含量以下，從而使腐蝕集中在晶界的貧鉻區(qū)。貧鉻區(qū)的厚度為10～41nm。貧鉻區(qū)成為微陽(yáng)極，Cr₂₃C₆和其余奧氏體區(qū)成了微陰極，于是構(gòu)成了腐蝕微電池。這就是通常所說的奧氏體不銹鋼晶界腐蝕的貧鉻論。

 消除鉻鎳奧氏體不銹鋼管因Cr₂₃C₆析出所造成的晶間腐蝕的方法，有如下幾種。

   ①. 采用高溫1050～1100℃固溶處理，將鉻的碳化物全部溶解在奧氏體中，然后水淬，將奧氏體固定下來。但這通常只適用于不再焊接的鋼。

   ②. 生產(chǎn)超低碳（C含量＜0.03％）不銹鋼，使Cr₂₃C₆無(wú)從析出。

   ③. 改變析出的碳化物類型。最常用的方法是向鋼中加入強(qiáng)碳化物形成元素，如Ti、Nb等。由于這些元素與碳的結(jié)合力比鉻大得多，因此，當(dāng)這些元素的量足夠時(shí)只會(huì)形成TiC或NbC 等穩(wěn)定型碳化物，不再會(huì)出現(xiàn)Cr₂₃C₆。而且TiC或NbC在1050℃以下不溶于奧氏體，這就排除了在低溫形成Cr₂₃C₆的可能性，從而就消除了由于Cr₂₃C₆析出所造成的晶間腐蝕。一般含有Ti、Nb這類元素的鋼稱為穩(wěn)定化鋼。實(shí)踐證明，為避免奧氏體鋼產(chǎn)生晶間腐蝕，加入Ti或Nb的量顯然取決于鋼中的碳含量，它們?cè)阡撝械暮繎?yīng)分別為

     0.8% ≥ [Ti] ≥ 5([C]-0.02)   (3-1)

     1.0% ≥ [Nb] ≥ 10[C]-0.02)   (3-2)

  式中，［C］為鋼的總碳量；0.02為可溶解于奧氏體而不形成碳化物的那一部分碳。需要指出，以Ti、Nb等元素穩(wěn)定化的鋼，必須再經(jīng)穩(wěn)定化熱處理才能保證無(wú)晶間腐蝕。穩(wěn)定化熱處理的工藝為：850～880℃保溫5～6h后空冷。這樣處理的目的就是讓Cr₂₃C₆型碳化物溶解，而讓TiC或NbC充分析出。

   ④. 改變晶界上碳化鉻析出的數(shù)量及分布狀態(tài)。欲達(dá)此目的，可有兩種途徑：一是調(diào)整鋼的化學(xué)成分，使鋼成為奧氏體鐵素體雙相組織；二是把鋼預(yù)先進(jìn)行冷形變。當(dāng)鋼為γ＋δ雙相組織時(shí)，如鋼在450～850℃受熱，則Cr₂₃C₆碳化物首先在δ／γ相界處的δ鐵素體一側(cè)析出，并且呈分散的點(diǎn)狀，這樣，就減少了在奧氏體晶界析出的Cr₂₃C₆的量。同時(shí)，由于鉻在δ鐵素體中的擴(kuò)散系數(shù)要比在奧氏體中的擴(kuò)散系數(shù)大10³倍，所以不至于在8鐵素體內(nèi)Cr₂₃C₆析出的周圍造成貧鉻區(qū)。這樣，就降低了晶間腐蝕傾向。把鋼預(yù)先進(jìn)行冷形變，就可使Cr₂₃C₆沿滑移帶析出。這樣，也使得奧氏體晶界上析出的Cr₂₃C₆數(shù)量減少及分布不連續(xù)，從而也就降低了晶間腐蝕傾向。

  鐵素體不銹鋼有時(shí)也可產(chǎn)生晶間腐蝕，但避免這種腐蝕的熱處理工藝恰好與奧氏體鋼相反。研究指出，鐵素體不銹鋼自900℃以上急速水冷后，很容易遭受晶間腐蝕；這種易受晶間腐蝕的狀態(tài)（敏化態(tài)）經(jīng)過650～850℃加熱后，便可消除。但奧氏體鋼和鐵素體鋼發(fā)生晶間腐蝕以及消除晶間腐蝕的處理如此不同，是由于C及N在α中的固溶度遠(yuǎn)小于在γ中的固溶度，加上C及N在α晶界吸附趨勢(shì)大，易在α晶界析出碳化鉻，因而形成貧鉻區(qū)引起晶間腐蝕。碳化鉻在α晶界的析出，用一般的水冷無(wú)法抑制，這是一方面；另一方面，由于Cr在α中的擴(kuò)散較在γ中擴(kuò)散來得快，因而在650～850℃短時(shí)加熱即可消除貧鉻區(qū)，從而消除了晶間腐蝕。

  晶間腐蝕是沿晶粒界面所產(chǎn)生的局部腐蝕，受焊接使用的高溫Cr₂₃C₆在晶界析出，而在其近旁的貧鉻部位產(chǎn)加熱，鉻碳化物產(chǎn)生選擇性的腐蝕。

  晶間腐蝕是在結(jié)晶粒界進(jìn)行的局部腐蝕。腐蝕在內(nèi)部進(jìn)行時(shí)會(huì)使結(jié)晶顆粒紛紛脫落。不銹鋼管的基體是鐵中含有鉻的合金，而碳和鉻具有易結(jié)合的性質(zhì)，在高溫加熱時(shí)，碳化鉻（Cr₂₃C₆）在結(jié)晶粒界上析出，使這個(gè)碳化鉻的周圍變成“貧鉻”狀態(tài)。根據(jù)環(huán)境情況，在“貧鉻”的部位，有選擇性地被腐蝕，稱為晶間腐蝕，如圖3-5所示。

  焊接時(shí)，在熱影響區(qū)引起碳化鉻在結(jié)晶粒界上析出，稱為敏化。碳化鉻析出后，在其近旁的結(jié)晶粒界上的鉻含量“被減少”，在碳化物近旁其含鉻量有可能“貧”到臨界含鉻量以下。由于結(jié)晶粒內(nèi)部鉻的擴(kuò)散，使“貧鉻”部位得到鉻的補(bǔ)充。只是在碳化物近旁，因鉻含量減少到不能保持耐腐蝕性，就會(huì)發(fā)生晶間腐蝕。

  敏化可用加熱溫度和加熱時(shí)間的關(guān)系（TTS曲線）來表示。奧氏體型不銹鋼的代表鋼種06Cr19Ni10（304）的敏化情況如圖3-6所示。敏化的溫度區(qū)域在550～800℃，在這個(gè)溫度區(qū)間加熱時(shí)間過長(zhǎng)或從高溫緩慢地冷下來也會(huì)發(fā)生敏化。

  鐵素體型的不銹鋼管和奧氏體系列不銹鋼管不同的是，從850℃以上開始冷卻時(shí)，容易造成晶間腐蝕。這是因?yàn)樘蓟t及氮化物析出非常迅速的緣故。鐵素體中，鉻的擴(kuò)散比奧氏體中鉻的擴(kuò)散要快。所以如果在碳化鉻析出溫度區(qū)域上短時(shí)間加熱，或者是從高溫緩慢地冷卻下來，在“貧鉻”部位上，鉻能很快得到補(bǔ)充，使用時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶粒界腐蝕。為了防止結(jié)晶粒界腐蝕，通常采取下述三項(xiàng)措施。

  ①. 固溶化熱處理時(shí)急劇冷卻，以抑制碳化鉻的析出。

   ②. 降低碳含量（選取鋼種的0.030%)。[C]≤0.030%

   ③. 添加鈦（Ti）或鈮（Nb）：鈦或鈮和碳的結(jié)合力，比鉻和碳的結(jié)合力強(qiáng)，易在顆粒內(nèi)部均勻析出碳化鈦或碳化鈮，由此抑制碳化鉻在晶界下的析出。