奥氏体不锈钢晶间腐蚀脆性的非平衡晶界偏聚机理.pdfVIP

1奥氏体不锈钢晶间腐蚀脆性的非平衡晶界偏聚机理 徐庭栋 王 凯 邵 冲 （钢铁研究总院高温材料研究所，北京 100081 ） 摘 要 本文以非平衡晶界偏聚理论的必威体育精装版发展为基础，提出了奥氏体不锈钢晶间腐蚀脆性的新机理。晶间腐蚀脆 性的各种实验特征，如回复效应，脆性峰温度，脆性峰温移动以及温差效应等，都是此一机制的实验证实。 关键词 不锈钢 晶间腐蚀脆性 非平衡晶界偏聚 A New Mechanism of Intergranular Corrosion Embrittlement of 304 Stainless Steel Based on Non-equilibrium Grain-boundary Segregation Xu Tingdong Wang Kai Shao Chong （Central Iron Steel Research Institute, Beijing, 100081 ） Abstract A new mechanism of intergranular corrosion embrittlement of 304 stainless steel is suggested based on the recently development of non-equilibrium grain-boundary segregation. The experimental evidences for this mechanism, such as healing effect, the effect of temperature difference, embrittlement peak temperature and its move, have been given in this paper. Key words stainless steels, intergranular corrosion embrittlement, non-equilibrium grain- boundary segregation 1 引言 奥氏体不锈钢在一些特殊的环境里容易发生晶间腐蚀脆性，对于这个问题已经进行了大量的、长达 100 年的研究[1,2] 。高含铬碳化物析出相 M23C6 附近引起晶界铬贫化，导致晶间腐蚀脆性，是提出最早、学术界 较为认同的一个晶间腐蚀脆性机制。但是，晶间腐蚀脆性在 Ti 和 Nb 稳定化的钢中也已经观察到了，在这 种钢中优先析出的是 TiC 或 NbC [3] 2 ，不析出高含铬碳化物，不会引起晶界铬贫化 。现在这个现象已经开始 归结为杂质的晶界偏聚，特别是钢中的硫或磷，并已得到俄歇谱晶界成分测量的实验证实[4，5] 。Aust 等人[6] 已经证实，固溶的304 不锈钢在沸腾的 HNO3 +Cr6+ 溶液中有明显的晶间腐蚀脆性，但高纯的 304 不锈钢， 同样的固溶处理和同样的溶液中就没有晶间腐蚀脆性，这也进一步指出了晶间腐蚀脆性与微量的杂质元素有 关。本文将给出证据，说明奥氏体不锈钢晶间腐蚀脆性由杂质，如磷、硫等的非平衡晶界偏聚引起。 2 非平衡晶界偏聚的理论框架 20 世纪 60 年代，Aust 等人发现一种晶界偏聚，其规律相反于 McLean 的平衡晶界偏聚，称为非平衡晶 界偏聚。非平衡偏聚的发生是由于淬火后过饱和空位要消失于晶界，空位和某些溶质原子形成复合体向晶界 徐庭栋，教授，xutingd2002@ 第八届（2011 ）中国钢铁年会论文集 扩散，将溶质原子带到晶界区，形成超过平衡晶界浓度的溶质原子聚集在晶界处，形成非平衡偏聚。这些超 过平衡晶界浓度的溶质原子在晶界处是不稳定的，会从晶界返回晶内，使晶界浓度降低。因此，Xu [7]推测