16Cr奥氏体不锈钢晶间腐蚀的敏感性

晶间腐蚀（IGC）是奥氏体不锈钢应用中常见的一种局部腐蚀，其产生的根本原因是热处理、焊接或其他受热过程中的热循环使其晶界析出碳化物，晶界附近的铬含量减小至小于12%而形成了“贫铬区”，在腐蚀介质的作用下贫铬区便产生了晶间腐蚀。 常用的202、304等奥氏体不锈钢一般在650℃左右对晶间腐蚀最为敏感，且主要晶间析出物为Cr23C6。然而，由于各种不锈钢化学成分的差异，其晶间腐蚀敏化温度和晶间碳化物的析出会发生变化，因而呈现出的最敏感温度范围也不同。 研究人员通过分析不同温度下16Cr奥氏体不锈钢的碳化物析出和晶间腐蚀，研究了不同热循环对其碳化物析出的影响规律，并对影响因素进行了分析，以期为16Cr奥氏体不锈钢的应用提供借鉴。 以热轧退火酸洗后的16Cr不锈钢为基材，其显微结构为单相奥氏体组织，主要化学成分见表1： 表1 16Cr奥氏体不锈钢的化学成分 元素 C Si Mn P S Ni Cr Cu N Fe ω/% 0.068 0.450 6.300 0.037 0.032 4.280 16.920 1.480 0.106 余量   将16Cr奥氏体不锈钢分别加热至450、650、850℃,保温10min,分别采用水冷和空冷方式冷却到室温。依据BG/T4334-2008《金属盒合金的腐蚀—不锈钢晶间腐蚀试验方法》（E方法急性试验），将其线切割成100.0mm×20.0mm×4.5mm。用60、120号SiC金相砂纸逐级打磨表面，并用无水乙醇清洗。 研究发现，加热温度、保温时间及冷却方式主要通过影响C原子的扩散而影响碳化物的析出。室温下C在奥氏体不锈钢中的溶解度约为0.006%，600℃时溶解度约为0.030%，1000℃时约为0.180%，随着加热温度的增加，C在奥氏体中的溶解度增加。在随后的冷却过程中，溶解在奥氏体中的C会随着温度的降低而析出，在敏化温度区间停留时间越长，C原子扩散越充分，晶界处Cr便会与C结合形成碳化物。冷却速度可以通过影响C原子扩散而影响晶界碳化物的析出，冷却速度越快，C原子在敏化温度区间扩散越不充分，晶间碳化物析出就越少。因此，在16Cr奥氏体不锈钢敏化温度（400～900℃）内，加热温度越高、冷却速度越慢，碳化物的析出越多，水冷试样的晶界析出碳化物远少于空冷。 16Cr奥氏体不锈钢在敏化温度区间加热时，晶界碳化物随加热温度上升而增加，加热温度850℃左右时晶界析出碳化物最多，主要为Cr23C6和Cr7C3。在敏化温度区间加热至相同温度时，水冷可显著减少晶界碳化物析出。16Cr奥氏体不锈钢弯曲后虽然晶界存在黑色析出物，但表面均未产生晶间腐蚀裂纹，因而对晶间腐蚀不敏感。