铬在晶间腐蚀中的作用

不锈钢合金欠他们的防腐蚀性铬，授予一个钝化对两者的影响铁素体和奥氏体钢材什么时候发现足够的浓度。在构成大部分不锈钢家族的奥氏体钢的情况下，最小铬浓度为16％，而铁氧体钢需要至少12.5％，马氏体钢材10.5％的人无源氧化物层在材料表面上形成。

当涉及工程材料一般时，其中一个主要问题是它们的非均质性质，这在这种情况下，这是通过铬和碳之间的关系来增强。碳化铬不要提供与纯铬相同的钝化效果。

虽然这本身可能没有提出重大问题，因为这些碳化物有时可以改善材料的机械性能，但它们倾向于形成谷物边界，使晶间空间部分或完全耗尽的铬。

这反过来又有两倍的效果：

它使这些晶间空间特别容易受到腐蚀，并且它也导致耗尽和硬质合金区域之间的电势差异，这导致电流耦合和随后电流腐蚀。

腐蚀机制和敏化温度

当奥氏体不锈钢合金加热至1000℃（1832°F）或更高的高温时，碳的分布是均匀的。然而，如果我们将合金加热到较低的温度，在425-875°C（797-1607°F）之间，则碳倾向于沿晶界扩散，增加局部浓度。（有关不锈钢特性的更多信息，请参阅不锈钢介绍。）

由此，在这些富含碳的袋中倾析碳化铬的沉淀，致铬浓度降低的周围区域。形成的最常见的碳化物是Cr_23.C_6.（M._23.C_6.更精确，其中M代表具有铁的痕迹的铬），这意味着即使对于低浓度的碳，也可以在相邻区域中显着降低铬浓度。

铬的局部耗尽可以容易地离开受影响的区域，浓度低于产生被动保护层所需的最小浓度。

这种现象沿着晶界或在晶界附近发生，导致a局部腐蚀攻击，通过潜在的差异进一步加速。即，金属晶粒代表大型阴极区域，而晶界成为表面积小得多的相对阳极区域。这导致了一个非常强烈的损伤机制，可以快速采用，并允许腐蚀渗透到材料的内部。

铁氧体不锈钢也可以受到影响晶体腐蚀， 但敏感温度是不同的。在铁氧体钢中，铬耗尽在925℃（1697°F）上的温度下发生，而与奥氏体致敏相关的温度是有益于材料的有益 - 如果铁氧体合金的温度为650-815°C（1202 - 1499°F）短时间（不到一小时），它会恢复其腐蚀性免疫力。

进一步复杂化问题，甚至不敏化的合金可以由于σ相的产生而体现晶间腐蚀，这是一种脆性和硬质金属化合物，可以损害某些环境中的材料的耐腐蚀性，如含有硝酸的那样。

骨髓腐蚀的影响

重要的是要注意，由于敏化，材料的机械性能不会显着变化。由于铬浓度的降低随后碳化物沉淀，因此略有增加硬度和减少延展性，将这些元件引入合金时，将是预期的。

但是，如果建筑或受影响的成员处于腐蚀性环境中，损害可能是严重的。这种类型的腐蚀可以大大降低局部机械性能并在相当短的时间内导致失败。

例如，如果在温和的腐蚀性环境中存在晶间腐蚀，例如海洋环境，则可能需要几个月的时间才能发生。但是，如果腐蚀性环境更具侵略性和温度更高，它可能会在几个小时的跨度发生。

由于晶间腐蚀与短期热处理相关，因此焊接成为特别有问题的过程。（在文章中了解更多内容焊接关节腐蚀的原因和预防。）即使是温度电弧焊显着高于奥氏体钢的敏化温度，不能说温度热影响区（HAZ）。

在铁素体合金的情况下，由于致敏温度较高，焊接金属或甚至在焊缝金属附近发生晶间腐蚀，而奥氏体合金在靠近基材的HAZ中经验。

晶体腐蚀的预防和治疗

即使这是一个非常危险的损伤机制，也有几种方法或因素可以防止或补救它。由于在这种情况下，它们必须与奥氏体和铁素体钢不同地施用。

热处理可以否定或至少大大降低效果。奥氏体钢应加热至1050 - 1100°C（1922 - 2012°F）然后淬火或骤冷。以此方式，形成碳化物的温度由于溶解，和快速冷却不允许他们的改造。

铁素体钢应加热至650-815°C（1202-1499°F）并在该温度下保持几分钟。这样，由于这些钢中的高铬扩散速率，铬浓度会介于出来，允许在先前耗尽区域处再生被动层。

每当有晶间腐蚀的可能性，特别是在焊接之后，应进行这些热处理。

有趣的是，晶间腐蚀在很大程度上被合金中的碳量决定，而不是铬，这意味着在这方面具有相同的碳含量，含量低和高铬合金。

奥氏体钢在低碳合金中看到晶间耐腐蚀性的大幅增加。如果碳含量降低0.03％，则大大减少了对这种损坏机制的敏感性。当然，这些合金是昂贵的，它们仍然没有免疫，只有更耐药。

在铁素体不锈钢的情况下，对碳浓度的敏感性大得多，并且仍然发现具有0.009％碳的合金易感。已经说，有报道称，极低碳合金（0.002％碳）可以免疫。

介绍与铬具有较高亲和力的其他合金化材料是另一个相当共同的预防实践。添加钛或铌可以防止形成铬碳化铬，因为它们具有更高的碳亲和力并且首先将与其结合。

应该注意的是，晶间腐蚀可以在其他材料（如铝）中发生，但在这种情况下它没有与铬粘合。