定义：定义： 晶间腐蚀：金属材料在特定的腐蚀介质中沿晶界发生晶间腐蚀：金属材料在特定的腐蚀介质中沿晶界发生的一种局部选择性腐蚀的一种局部选择性腐蚀5.4 晶间腐蚀晶间腐蚀(intercrystalline corrosion)奥氏体不锈钢晶间腐蚀奥氏体不锈钢晶间腐蚀奥氏体不锈钢晶间腐蚀奥氏体不锈钢晶间腐蚀1晶间腐蚀 晶界是不同晶粒之间的交界由于晶粒有着不同的位晶界是不同晶粒之间的交界由于晶粒有着不同的位向，故交界处原子的排列必须从一种位向逐步过渡到另一向，故交界处原子的排列必须从一种位向逐步过渡到另一种位向因此，晶界实际上是种种位向因此，晶界实际上是种“面型面型”不完整的结构缺不完整的结构缺陷 晶界上原子的平均能量因晶格畸变变大而高于晶粒内部晶界上原子的平均能量因晶格畸变变大而高于晶粒内部原子的平均能量所高出的这部分能量称为晶界能纯金原子的平均能量所高出的这部分能量称为晶界能纯金属的晶界在腐蚀介质中的腐蚀速度比晶粒本体的腐蚀速度属的晶界在腐蚀介质中的腐蚀速度比晶粒本体的腐蚀速度快，原因在于晶界的能量较高，原子处于不稳定状态快，原因在于晶界的能量较高，原子处于不稳定状态。
2晶间腐蚀 3晶间腐蚀 晶间腐蚀的特征是在金属表面还看不出破坏时，晶粒之间晶间腐蚀的特征是在金属表面还看不出破坏时，晶粒之间已丧失了结合力，也失去了金属的清脆声，严重时只要轻轻已丧失了结合力，也失去了金属的清脆声，严重时只要轻轻敲打就会破碎成粉末敲打就会破碎成粉末 晶间腐蚀的特征晶间腐蚀的特征产生晶间腐蚀的条件：产生晶间腐蚀的条件：1.金属或合金中含有杂质，或者有第二相沿晶界析出金属或合金中含有杂质，或者有第二相沿晶界析出2.晶界与晶粒内化学成分的差异，在适宜的介质中形成腐晶界与晶粒内化学成分的差异，在适宜的介质中形成腐蚀的电池，晶界为阳极，晶粒为阴极，晶界产生选择性蚀的电池，晶界为阳极，晶粒为阴极，晶界产生选择性溶解3.有特定的腐蚀介质存在在某些合金有特定的腐蚀介质存在在某些合金-介质体系中，往往介质体系中，往往产生严重的晶间腐蚀例如奥氏体不锈钢在弱氧化性介产生严重的晶间腐蚀例如奥氏体不锈钢在弱氧化性介质（如充气海水）或强氧化性介质（如浓硝酸）的特定质（如充气海水）或强氧化性介质（如浓硝酸）的特定腐蚀介质中，可能产生严重的晶间腐蚀腐蚀介质中，可能产生严重的晶间腐蚀 4晶间腐蚀 1.合金元素贫乏化；合金元素贫乏化；2.晶界析出不耐蚀的阳极相；晶界析出不耐蚀的阳极相；3.杂质或溶质原子在晶界区偏析；杂质或溶质原子在晶界区偏析；4.晶界处因相邻晶粒间的晶向不同，刃型位错和空位在该处晶界处因相邻晶粒间的晶向不同，刃型位错和空位在该处富集；富集；5.由于新相析出或转变，造成晶界处具有较大的内应力。
由于新相析出或转变，造成晶界处具有较大的内应力 由上述原因，使晶界行为发生了显著的变化造成晶由上述原因，使晶界行为发生了显著的变化造成晶界、晶界附近和晶粒之间很大的电化学不均匀性这种电界、晶界附近和晶粒之间很大的电化学不均匀性这种电化学不均匀性引起金属晶界和晶粒本体的不等速溶解，引化学不均匀性引起金属晶界和晶粒本体的不等速溶解，引起晶间腐蚀起晶间腐蚀晶界腐蚀行为的原因晶界腐蚀行为的原因5晶间腐蚀 6晶间腐蚀 贫化理论、晶间贫化理论、晶间 相析出理论、晶界吸附理论相析出理论、晶界吸附理论晶间腐蚀机理晶间腐蚀机理1、贫化理论：该理论认为，晶间腐蚀是由于晶界易析出第贫化理论：该理论认为，晶间腐蚀是由于晶界易析出第二相，造成晶界某一成分的贫乏化二相，造成晶界某一成分的贫乏化①①对于奥氏体不锈钢，因晶界析出对于奥氏体不锈钢，因晶界析出Cr23C6相，造成晶界贫相，造成晶界贫铬，则为贫铬理论；铬，则为贫铬理论；②②对于镍钼合金，晶界析出对于镍钼合金，晶界析出Ni7Mo5，，晶界贫钼；晶界贫钼；③③对于铜铝合金，晶界析出对于铜铝合金，晶界析出CuAl2，，造成晶界贫铜。
造成晶界贫铜 7晶间腐蚀 8晶间腐蚀 例例 如如 将将 奥奥 氏氏 体体 不不 锈锈 钢钢 1Cr18Ni9加加 热热 至至1050~1150℃℃固固溶溶碳碳的的固固溶溶度度为为0 10~0 15%，，随随后后进进行行淬淬火火，，经经固固溶溶处处理理的的1Cr18Ni9钢钢是是一一种种碳碳过过饱饱和和体体，，不不会会产产生生晶晶间间腐腐蚀蚀在在700~800℃℃温温度度范范围围内内，，碳碳的的固固溶溶量量不不超超过过0.02%，，过过饱饱和和的的碳碳要要全全部部或或部部分分从从奥奥氏氏体体中中析析出出，，这这时时碳碳将将扩扩散散到到晶晶界界处处，，并并与与晶晶界界处处的的铁铁和和铬铬化化合合生生成成含含铬铬量量高高的的碳碳化化物物Cr23C6，，消消耗耗了了晶晶界界区区的的铬铬，，而而铬铬在在晶晶粒粒内内部部的的扩扩散散速速度度比比其其在在晶晶界界处处的的扩扩散散速速度度要要慢慢得得多多，，来来不不及及补补充充晶晶界区消耗的铬，因此在晶界区形成贫铬区界区消耗的铬，因此在晶界区形成贫铬区9晶间腐蚀 淬火处理：在高于转变温度淬火处理：在高于转变温度T1以上的温度进行保温，然后进以上的温度进行保温，然后进行急冷，使过饱和固溶体在室温下得以保留的处理工艺。
也称行急冷，使过饱和固溶体在室温下得以保留的处理工艺也称淬火处理淬火处理 敏化处理：在敏化处理：在T2以下的温度区间保温，使过饱和固溶体析出以下的温度区间保温，使过饱和固溶体析出新相的处理工艺一般称回火处理或时效处理，在晶间腐蚀研新相的处理工艺一般称回火处理或时效处理，在晶间腐蚀研究领域中，常称为敏化处理究领域中，常称为敏化处理 10晶间腐蚀 对于不锈钢来说，由于晶界钝态受到破坏，在晶界上析出的对于不锈钢来说，由于晶界钝态受到破坏，在晶界上析出的碳化铬周围贫化铬区就成为阳极区，碳化铬周围贫化铬区就成为阳极区，而碳化铬和晶粒处于钝态而碳化铬和晶粒处于钝态成为成为阴极区，在腐蚀介质中晶界与晶粒构成活化阴极区，在腐蚀介质中晶界与晶粒构成活化-钝化微电池，钝化微电池，该电池具有大阴极该电池具有大阴极-小阳极的面积比，加速了晶界区的腐蚀小阳极的面积比，加速了晶界区的腐蚀 实验证实：有人测得了实验证实：有人测得了18-8不锈钢在不锈钢在650℃敏化敏化2h后的贫铬后的贫铬区的宽度为区的宽度为150~200nm并测得奥氏体不锈钢晶粒和晶界的阳并测得奥氏体不锈钢晶粒和晶界的阳极极化曲线。
极极化曲线 不锈钢腐蚀电位处于活化区、活化不锈钢腐蚀电位处于活化区、活化-钝化过渡区、钝化钝化过渡区、钝化-过钝过钝化过渡区，都能产生晶间腐蚀化过渡区，都能产生晶间腐蚀 11晶间腐蚀 2、晶间、晶间 相析出理论：相析出理论： 对于低碳的高铬、高钼不锈钢已不存在贫铬的条件，可是在对于低碳的高铬、高钼不锈钢已不存在贫铬的条件，可是在650~850℃内内热处理时，会生成含铬热处理时，会生成含铬42~48%的的 相相FeCr金属间化合物在过钝化电位下，金属间化合物在过钝化电位下， 相发生严重的腐蚀其阳极溶解电流急剧地上升可能是相发生严重的腐蚀其阳极溶解电流急剧地上升可能是 相自身的选择相自身的选择性溶解的缘故性溶解的缘故 相相FeCr金属间化合物一般只能在很强的氧化性介质中才能发生溶解金属间化合物一般只能在很强的氧化性介质中才能发生溶解因而检测这种类型的腐蚀必须使用氧化性很强的因而检测这种类型的腐蚀必须使用氧化性很强的65%的沸腾硝酸，才能够的沸腾硝酸，才能够使不锈钢的腐蚀电位达到过钝化区使不锈钢的腐蚀电位达到过钝化区12晶间腐蚀 3、晶界吸附理论：、晶界吸附理论： 超低碳不锈钢在超低碳不锈钢在1050℃固溶处理后，在强氧化性介质中也会出现晶间腐蚀，固溶处理后，在强氧化性介质中也会出现晶间腐蚀，此时不能用贫铬或此时不能用贫铬或 相析出理论来解释。
实验表明，相析出理论来解释实验表明，P杂质达杂质达100ppm或或Si杂杂质达质达1000~ 2000ppm时，它们在高温区会使晶界吸附，并偏析在晶界上，这时，它们在高温区会使晶界吸附，并偏析在晶界上，这些杂质在强氧化剂介质作用下便发生溶解，导致晶界选择性的晶间腐蚀这些杂质在强氧化剂介质作用下便发生溶解，导致晶界选择性的晶间腐蚀这种钢经敏化处理后，反而不出现晶间腐蚀，这是由于碳和磷生成磷的碳化物，种钢经敏化处理后，反而不出现晶间腐蚀，这是由于碳和磷生成磷的碳化物，限制了磷向晶界的扩散，减轻杂质在晶界的偏析，消除或减弱了刚才对晶间限制了磷向晶界的扩散，减轻杂质在晶界的偏析，消除或减弱了刚才对晶间腐蚀的敏感性腐蚀的敏感性 上述几种晶间腐蚀理论并不矛盾，他们各自适用于一定的合金组织状态和上述几种晶间腐蚀理论并不矛盾，他们各自适用于一定的合金组织状态和介质条件贫化理论适用于弱氧化性介质，晶间介质条件贫化理论适用于弱氧化性介质，晶间 相析出理论适用于强氧化相析出理论适用于强氧化剂介质、金相中有剂介质、金相中有 相的高铬、高钼不锈钢，晶界吸附理论适用于强氧化剂相的高铬、高钼不锈钢，晶界吸附理论适用于强氧化剂介质。
介质13晶间腐蚀 1、热处理温度与时间的影响：不锈钢在能够产生晶间腐蚀的电位区，是否、热处理温度与时间的影响：不锈钢在能够产生晶间腐蚀的电位区，是否产生晶间腐蚀以及腐蚀程度如何，都由钢的热处理制度对晶间腐蚀的敏感性产生晶间腐蚀以及腐蚀程度如何，都由钢的热处理制度对晶间腐蚀的敏感性所决定，即取决于受热的程度、时间及冷却速度所决定，即取决于受热的程度、时间及冷却速度 影响晶间腐蚀的因素：影响晶间腐蚀的因素：14晶间腐蚀 15晶间腐蚀 2、合金成分的影响：、合金成分的影响：A.碳对晶间腐蚀有重大影响，随着含碳量增高，晶间腐蚀倾向碳对晶间腐蚀有重大影响，随着含碳量增高，晶间腐蚀倾向愈严重不仅使产生晶间腐蚀倾向的加热温度和时间范围扩愈严重不仅使产生晶间腐蚀倾向的加热温度和时间范围扩大，而且晶间腐蚀程度加重、固溶温度升高大，而且晶间腐蚀程度加重、固溶温度升高B.铬、镍、钼、硅：铬、镍、钼、硅：Cr、、Mo含量增高，可降低含量增高，可降低C的活度，有的活度，有利于减弱晶腐蚀倾向；利于减弱晶腐蚀倾向；Ni、、Si等是不形成碳化物的元素，会等是不形成碳化物的元素，会提高提高C的活度、降低的活度、降低C在奥氏体中的溶解度，促进碳化物的在奥氏体中的溶解度，促进碳化物的析出。
析出C.钛、铌：对于抗晶间腐蚀是有益的，因为它们同钛、铌：对于抗晶间腐蚀是有益的，因为它们同C的亲和力的亲和力大于大于Cr同同C的亲和力为阻止碳化铬的形成，首先将不锈钢的亲和力为阻止碳化铬的形成，首先将不锈钢加热到加热到1100 ℃以将所有碳化物溶解进入奥氏体中，然后冷以将所有碳化物溶解进入奥氏体中，然后冷却到却到900 ℃保温几个小时让保温几个小时让Ti或或Nb与碳充分反应在以后的与碳充分反应在以后的碳化铬析出温度范围内加热就没有碳化铬形成碳化铬析出温度范围内加热就没有碳化铬形成16晶间腐蚀 3、腐蚀介质的影响：、腐蚀介质的影响： 不锈钢在酸性介质中晶间腐蚀较严重尤其在不锈钢在酸性介质中晶间腐蚀较严重尤其在H2SO4或或HNO3中添加氧化性阳离子，如中添加氧化性阳离子，如Cu2+、、Hg2+、、Cr6+等能增大等能增大阴极过程电流密度使晶间阳极溶解速度显著加快阴极过程电流密度使晶间阳极溶解速度显著加快17晶间腐蚀 1.降低或消除有害杂质如降低降低或消除有害杂质如降低C、、N、、S等杂质的含量等杂质的含量2.加入稳定化元素或晶界吸附元素如在不锈钢中加入加入稳定化元素或晶界吸附元素。
如在不锈钢中加入Ti、、Nb或或B3.适当的热处理工艺必须避免不锈钢在敏化区间加热对适当的热处理工艺必须避免不锈钢在敏化区间加热对焊接件要求进行焊接后进行固溶处理或快速冷却，避免在焊接件要求进行焊接后进行固溶处理或快速冷却，避免在敏化温度、时间内停留敏化温度、时间内停留4.采用双相钢在奥氏体钢中有采用双相钢在奥氏体钢中有10~20%的铁素体的钢称为的铁素体的钢称为双相钢由于铁素体在钢中大多沿晶界形成，含铬量高，双相钢由于铁素体在钢中大多沿晶界形成，含铬量高，因而在敏化温度区间不至于产生严重的贫化因而在敏化温度区间不至于产生严重的贫化晶间腐蚀的控制方法：晶间腐蚀的控制方法：18晶间腐蚀 1、铁素体不锈钢晶间腐蚀铁素体不锈钢晶间腐蚀 铁素体不锈钢是种要求在高、低温时均铁素体不锈钢是种要求在高、低温时均无无 相而仅具相而仅具 相的钢晶间腐蚀特点是，相的钢晶间腐蚀特点是，导致其具有晶间腐蚀倾向的敏化处理以及导致其具有晶间腐蚀倾向的敏化处理以及抑制或消除其晶间腐蚀倾向的处理条件正抑制或消除其晶间腐蚀倾向的处理条件正好与奥氏体不锈钢的情况相反好与奥氏体不锈钢的情况相反 因为在铁素体中，铬的迁移速度要比在因为在铁素体中，铬的迁移速度要比在奥氏体不锈钢中要快得多，所以即使自高奥氏体不锈钢中要快得多，所以即使自高温快速冷却，铬的碳化物也能析出，造成温快速冷却，铬的碳化物也能析出，造成贫铬区，引起晶间腐蚀。
但如果在贫铬区，引起晶间腐蚀但如果在700~800摄氏度退火，将使亚稳相摄氏度退火，将使亚稳相Cr23C3转化为稳定相转化为稳定相Cr23C6，同样能使铬分布趋，同样能使铬分布趋于均匀，从而消除晶间腐蚀的倾向于均匀，从而消除晶间腐蚀的倾向几种其他形式的晶间腐蚀几种其他形式的晶间腐蚀19晶间腐蚀 高铬铁素体不锈钢在高铬铁素体不锈钢在900℃以上高温加热，然后空冷以上高温加热，然后空冷或水冷，就会引起晶间腐蚀倾向而若在或水冷，就会引起晶间腐蚀倾向而若在700℃~ 800℃重新加热则可消除晶间腐蚀敏感性重新加热则可消除晶间腐蚀敏感性20晶间腐蚀 2、铝合金的晶间腐蚀、铝合金的晶间腐蚀 在以上两种处理工艺，杂质在以上两种处理工艺，杂质Fe含量对高纯铝的晶间腐蚀趋势含量对高纯铝的晶间腐蚀趋势影响相反影响相反 原因：水淬时铁是以固溶体形式存在，使得晶粒为阴极，而原因：水淬时铁是以固溶体形式存在，使得晶粒为阴极，而炉冷时杂质铁是以第二相形式存在使得晶粒为阳极炉冷时杂质铁是以第二相形式存在使得晶粒为阳极21晶间腐蚀 3、不锈钢焊接晶间腐蚀：焊缝腐蚀、不锈钢焊接晶间腐蚀：焊缝腐蚀 奥氏体不锈钢虽然是一种焊接性能非常优良的钢种，奥氏体不锈钢虽然是一种焊接性能非常优良的钢种，但它在焊接时，相对于焊接热影响区的母材再一次加热，但它在焊接时，相对于焊接热影响区的母材再一次加热，所以在熔合线附近，引起碳化物的析出，导致严重的晶间所以在熔合线附近，引起碳化物的析出，导致严重的晶间腐蚀。
腐蚀22晶间腐蚀 供奥氏体不锈钢生产、交贷和验收的有关检验晶间腐蚀倾供奥氏体不锈钢生产、交贷和验收的有关检验晶间腐蚀倾向用的工业检测试验方法，目前列在标准中的基本有五种：向用的工业检测试验方法，目前列在标准中的基本有五种：草酸电解浸蚀法、沸腾硫酸草酸电解浸蚀法、沸腾硫酸-硫酸铁法、沸腾硫酸铁法、沸腾65%硝酸法、硝酸法、硝酸硝酸-氢氟酸法和沸腾硫酸氢氟酸法和沸腾硫酸-硫酸铜法硫酸铜法1、硫酸、硫酸-硫酸铜法（硫酸铜法（GB4334 5-90））溶液配制：溶液配制：100g分析纯硫酸铜溶解于分析纯硫酸铜溶解于700mL蒸馏水中，加入蒸馏水中，加入100mL分析纯硫酸，再用蒸馏水稀释至分析纯硫酸，再用蒸馏水稀释至1000mL样品置于加入铜屑后的溶液中，进行连续样品置于加入铜屑后的溶液中，进行连续16h的煮沸试验的煮沸试验用弯曲法、金相法对晶间腐蚀倾向进行评定用弯曲法、金相法对晶间腐蚀倾向进行评定晶间腐蚀试验方法及其评定方法晶间腐蚀试验方法及其评定方法23晶间腐蚀 2、硫酸、硫酸-硫酸铁法（硫酸铁法（GB4334 2-84））溶液配制：优级纯硫酸用蒸馏水或去离子水配制成溶液配制：优级纯硫酸用蒸馏水或去离子水配制成50±0 3wt%的硫酸水溶液，从中取的硫酸水溶液，从中取600mL，加入，加入25g优级纯优级纯的硫酸铁试剂（硫酸铁含量的硫酸铁试剂（硫酸铁含量21~23%），加热溶解。
加热溶解样品置于溶液中连续煮沸试验样品置于溶液中连续煮沸试验120h试验后采用失重法的腐试验后采用失重法的腐蚀速率对结果进行评定蚀速率对结果进行评定3、草酸电解浸蚀法（、草酸电解浸蚀法（GB4334 1-86））溶液为溶液为10wt%的草酸溶液以不锈钢片为阴极，以试验样为的草酸溶液以不锈钢片为阴极，以试验样为阳极，阳极，DA为为1A/cm2，，20~50℃，，90s试验后，用金相法观察试验后，用金相法观察浸蚀表面的形貌，放大倍数为浸蚀表面的形貌，放大倍数为200~500倍 试验的原理：溶液具有相对恒定的腐蚀电位区间如图所示试验的原理：溶液具有相对恒定的腐蚀电位区间如图所示 24晶间腐蚀 25晶间腐蚀 晶间腐蚀试验的评定晶间腐蚀试验的评定：：：：1、金相观察法：如表、金相观察法：如表3-22、、23所示 26晶间腐蚀 2、弯曲法：对晶间腐蚀试验后的试样进行弯曲，观察、弯曲法：对晶间腐蚀试验后的试样进行弯曲，观察其显示晶粒之间已丧失结合力的裂纹其显示晶粒之间已丧失结合力的裂纹 3、其它：重量法、声响法、电阻法、强度法、超声波、其它：重量法、声响法、电阻法、强度法、超声波法、涡流法、颜色法。
法、涡流法、颜色法 27晶间腐蚀 。