晶間腐蝕是局部腐蝕的一種，是沿著金屬晶粒間的分界面向內部擴展的腐蝕。主要由于晶粒表面和內部間化學成分的差異以及晶界雜質或內應力的存在而產生。晶間腐蝕破壞晶粒間的結合，大大降低金屬的機械強度，而且腐蝕發生后金屬和合金的表面仍保持一定的金屬光澤，看不出被破壞的跡象。但晶粒間結合力顯著減弱，力學性能惡化，不能經受敲擊，所以是一種很危險的腐蝕。通常出現于黃銅、硬鋁合金和一些不(bu)銹鋼(gang)、鎳基合金(jin)中。不銹鋼焊縫的晶間腐蝕是化學工業的一個重大問題。
產生晶間腐蝕的不銹鋼，當受到應力作用時，即會沿晶界斷裂、強度幾乎完全消失，這是不銹鋼的一種最危險的破壞形式。晶間腐蝕可以分別產生在焊接接頭的熱影響區（HAZ）、焊縫或熔合線上，在熔合線上產生的晶間腐蝕又稱刀線腐蝕（KLA）。不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質量分數必須大于10％～12％。當溫度升高時，碳在不銹鋼晶粒內部的擴散速度大于鉻的擴散速度。因為室溫時碳在奧氏體中的溶解度很小，約為0.02％～0.03％，而一般奧氏體不銹鋼中的含碳量均超過此值，故多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散，并和鉻化合，在晶間形成碳化鉻的化合物，如（CrFe）23C6等。數據表明，鉻沿晶界擴散的活化能為162～252kJ／mol，而鉻由晶粒內擴散活化能約為540kJ／mol，即：鉻由晶粒內擴散速度比鉻沿晶界擴散速度小，內部的鉻來不及向晶界擴散，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內部，而是來自晶界附近，結果就使晶界附近的含鉻量大為減少。當晶界的鉻的質量分數低到小于12％時，就形成所謂的“貧鉻區”，在腐蝕介質作用下，貧鉻區就會失去耐腐蝕能力，而產生晶間腐蝕。見圖8.1.5。
產(chan)生晶(jing)間腐蝕的條件：①. 內因(yin)。晶(jing)粒和(he)晶(jing)界區的組織不同，因(yin)而(er)電(dian)化學性質存在顯(xian)著差異。②. 外(wai)因(yin)。晶(jing)粒和(he)晶(jing)界的差異要在適當的環境(jing)下才(cai)能顯(xian)露出來(lai)。
1. 敏化(hua)
含(han)碳量超過0.03％的不穩定的奧氏體型不銹(xiu)鋼(gang)(gang)（即不含(han)鈦或(huo)鈮(ni)的0Cr18Ni9不銹(xiu)鋼(gang)(gang)），如(ru)果熱(re)處理不當(dang)則在(zai)某些環(huan)境中易產生(sheng)晶間(jian)腐(fu)蝕。這(zhe)(zhe)(zhe)些鋼(gang)(gang)在(zai)425～815℃之間(jian)加熱(re)時，或(huo)者緩慢冷卻通過這(zhe)(zhe)(zhe)個溫度(du)區(qu)(qu)間(jian)時，都(dou)會產生(sheng)晶間(jian)偏析，這(zhe)(zhe)(zhe)樣的熱(re)處理造(zao)成(cheng)碳化(hua)物(wu)在(zai)晶界沉淀（敏化(hua)作用），并(bing)且造(zao)成(cheng)最(zui)鄰近的區(qu)(qu)域鉻貧(pin)化(hua)使得這(zhe)(zhe)(zhe)些區(qu)(qu)域對腐(fu)蝕敏感。敏化(hua)作用也可出現于焊接(jie)時，在(zai)焊接(jie)熱(re)影響區(qu)(qu)造(zao)成(cheng)其后的局部(bu)腐(fu)蝕。
最通用(yong)的(de)檢(jian)查(cha)不銹鋼敏感性的(de)方(fang)法是65％硝酸腐(fu)蝕(shi)試(shi)驗(yan)方(fang)法。試(shi)驗(yan)時將鋼試(shi)樣(yang)放入沸騰的(de)65％硝酸溶(rong)液中連(lian)續(xu)48h為一個(ge)周期(qi)(qi)，共5個(ge)周期(qi)(qi)，每(mei)個(ge)周期(qi)(qi)測定(ding)重(zhong)量(liang)損失。一般規定(ding)，5個(ge)試(shi)驗(yan)周期(qi)(qi)的(de)平(ping)均腐(fu)蝕(shi)率(lv)應不大于0.05mm／m。
2. 預(yu)防措施
①. 調(diao)整焊縫(feng)的(de)化(hua)(hua)學成(cheng)分(fen)，加入(ru)穩定(ding)化(hua)(hua)元素減(jian)(jian)少形成(cheng)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)鉻的(de)可(ke)能性，如加入(ru)鈦或鈮(ni)等。減(jian)(jian)少焊縫(feng)中的(de)含碳(tan)(tan)量，可(ke)以(yi)(yi)減(jian)(jian)少和避免形成(cheng)鉻的(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物，從而降低(di)形成(cheng)晶界(jie)腐蝕的(de)傾向，含碳(tan)(tan)量在(zai)0.04％以(yi)(yi)下，稱(cheng)為“超低(di)碳(tan)(tan)”不銹鋼，就可(ke)以(yi)(yi)避免鉻的(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物生成(cheng)。控制在(zai)危險溫度區的(de)停留時間，防止過(guo)熱，快(kuai)焊快(kuai)冷，使碳(tan)(tan)來(lai)不及析出。
②. 奧氏體不銹鋼的抗腐蝕性能來自金屬表面形成的氧化鉻保護層。如果材料加熱到450～900℃高溫，材料的結構就會發生變化，沿晶體邊緣會形成碳化鉻。這樣在晶體邊沿就無法形成氧化鉻保護層，從而導致抗腐蝕性能降低。由此開發出了304L不銹鋼和316L不銹鋼來對抗這種腐蝕。304L不銹鋼和316L不銹鋼的含碳量都較低，因為碳含量減少，所以就不會產生碳化鉻，也就不會產生晶間腐蝕。應該說明的是，較高的晶間腐蝕敏感性并不意味著非低碳材料就更容易腐蝕。在高氯環境中，這種敏感性也高。請注意這種現象緣于高溫（450～900℃）。通常焊接是達到這個溫度的直接原因。對于軟閥座常規蝶閥而言，由于我們并不在閥板上進行焊接操作，因此采用低碳不銹鋼并沒有多大意義。a. 使用低碳牌號00Cr19Ni10（304L）或00Cr17Ni14Mo2（316L），或穩定的牌號0Cr18Ni11Ti（321，多見于歐洲）或0Cr18Ni11Nb（347，多見于美國），可防止焊接時碳化物沉淀出造成有害影響的數量。b. 如果結構件小，能夠在爐中進行熱處理，則可在1040～1150℃進行熱處理以溶解碳化鉻，并且在425～815℃區間快速冷卻以防止碳的沉淀。
③. 焊接(jie)鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)在(zai)某些介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)也可(ke)(ke)能出現晶間腐蝕。這(zhe)是(shi)當(dang)鋼(gang)從925℃以上快速冷(leng)卻時，碳化物或氧化物沉(chen)淀(dian)，金(jin)屬晶格應變(bian)造成的(de)，焊接(jie)后進行(xing)消除(chu)應力(li)熱(re)處理可(ke)(ke)消除(chu)應力(li)并(bing)恢復耐腐蝕性能。在(zai)1Cr17不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)加(jia)入超過8倍碳含量的(de)鈦(tai)，通常可(ke)(ke)減少焊接(jie)鋼(gang)結構在(zai)一(yi)些介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)的(de)晶間腐蝕。然而(er)加(jia)入鈦(tai)在(zai)濃硝酸中(zhong)(zhong)不是(shi)有效(xiao)的(de)。
④. 合金(jin)應(ying)用(yong)中的(de)(de)預防(fang)措施(shi)：選用(yong)抗晶間(jian)腐(fu)蝕的(de)(de)合金(jin)；選擇(ze)合適的(de)(de)熱處理(li)工(gong)(gong)藝(yi)，如鋁(lv)合金(jin)過時效處理(li)；在確定焊接工(gong)(gong)藝(yi)，鋁(lv)合金(jin)膠接及銑切工(gong)(gong)藝(yi)，回(hui)避容(rong)易產生晶間(jian)腐(fu)蝕的(de)(de)溫度下處理(li)。
3. 相關標準
GB/T 4334《金屬和合金的腐蝕 不銹鋼晶(jing)間腐蝕敏(min)感性試驗方法》
ASTM A262《奧氏體不銹鋼晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)標準方(fang)法》
ISO 3651《不(bu)銹鋼耐晶間(jian)腐蝕的(de)測(ce)定(ding)》
JIS G0571-0575《不(bu)銹鋼耐晶(jing)間腐(fu)蝕的測定(ding)》
ASTM A763《鐵素體不(bu)銹鋼晶間腐蝕敏感性(xing)檢測》
GB/T 15260《金屬和合金的腐蝕 鎳合金晶間腐蝕敏(min)感(gan)性試驗方(fang)法》
GB/T 21433《不銹鋼壓力容器晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕敏感性檢驗(yan)》
CB/T 3949《船用不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕試驗(yan)方(fang)法》
GB/T 26491《鋁(lv)合金晶(jing)間(jian)腐蝕試驗方法 質量損失法》
ASTM G28《鍛(duan)造(zao)高(gao)鎳鉻軸承合(he)金晶間(jian)腐蝕敏感性(xing)的檢查用(yong)標準試驗方法》
GB/T 7998《鋁合金晶間腐蝕測定方法》
HG/T 3173《尿素級超低碳鉻鎳鈅奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼晶(jing)間腐蝕傾向試驗(yan)》
