16Cr奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的敏感性

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晶間腐蝕（IGC）是奧氏體不銹鋼應用中常見的一種局部腐蝕，其產生的根本原因是熱處理、焊接或其他受熱過程中的熱循環使其晶界析出碳化物，晶界附近的鉻含量減小至小于12%而形成了“貧鉻區”，…

晶間腐蝕（IGC）是奧氏體不銹鋼應用中常見的一種局部腐蝕，其產生的根本原因是熱處理、焊接或其他受熱過程中的熱循環使其晶界析出碳化物，晶界附近的鉻含量減小至小于12%而形成了“貧鉻區”，在腐蝕介質的作用下貧鉻區便產生了晶間腐蝕。

常用的202、304等奧氏體不銹鋼一般在650℃左右對晶間腐蝕最為敏感，且主要晶間析出物為Cr₂₃C₆。然而，由于各種不銹鋼化學成分的差異，其晶間腐蝕敏化溫度和晶間碳化物的析出會發生變化，因而呈現出的最敏感溫度范圍也不同。

研究人員通過分析不同溫度下16Cr奧氏體不銹鋼的碳化物析出和晶間腐蝕，研究了不同熱循環對其碳化物析出的影響規律，并對影響因素進行了分析，以期為16Cr奧氏體不銹鋼的應用提供借鑒。

以熱軋退火酸洗后的16Cr不銹鋼為基材，其顯微結構為單相奧氏體組織，主要化學成分見表1：

表1 16Cr奧氏體不銹鋼的化學成分

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

將16Cr奧氏體不銹鋼分別加熱至450、650、850℃,保溫10min,分別采用水冷和空冷方式冷卻到室溫。依據BG/T4334-2008《金屬盒合金的腐蝕—不銹鋼晶間腐蝕試驗方法》（E方法急性試驗），將其線切割成100.0mm×20.0mm×4.5mm。用60、120號SiC金相砂紙逐級打磨表面，并用無水乙醇清洗。

研究發現，加熱溫度、保溫時間及冷卻方式主要通過影響C原子的擴散而影響碳化物的析出。室溫下C在奧氏體不銹鋼中的溶解度約為0.006%，600℃時溶解度約為0.030%，1000℃時約為0.180%，隨著加熱溫度的增加，C在奧氏體中的溶解度增加。在隨后的冷卻過程中，溶解在奧氏體中的C會隨著溫度的降低而析出，在敏化溫度區間停留時間越長，C原子擴散越充分，晶界處Cr便會與C結合形成碳化物。冷卻速度可以通過影響C原子擴散而影響晶界碳化物的析出，冷卻速度越快，C原子在敏化溫度區間擴散越不充分，晶間碳化物析出就越少。因此，在16Cr奧氏體不銹鋼敏化溫度（400～900℃）內，加熱溫度越高、冷卻速度越慢，碳化物的析出越多，水冷試樣的晶界析出碳化物遠少于空冷。

16Cr奧氏體不銹鋼在敏化溫度區間加熱時，晶界碳化物隨加熱溫度上升而增加，加熱溫度850℃左右時晶界析出碳化物最多，主要為Cr₂₃C₆和Cr₇C₃。在敏化溫度區間加熱至相同溫度時，水冷可顯著減少晶界碳化物析出。16Cr奧氏體不銹鋼彎曲后雖然晶界存在黑色析出物，但表面均未產生晶間腐蝕裂紋，因而對晶間腐蝕不敏感。

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