奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀实验指导书.pdfVIP

奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀实验报告 课程名称：金属焊接性 班级： 焊接 学号： 0907074223 姓名： 韩月明 组别：第 组 同组者： 尹英宝，马宝宇，于天洋，赵金哲，王志远 日期： 2012..6.20 一、实验目的： 1、观察与分析奥氏体不锈钢焊接接头的显微组织。 2、了解奥氏体不锈钢焊接接头产生晶间腐蚀的机理及晶间腐蚀区显微组织特征。 二、实验原理： 晶间腐蚀是沿晶粒边界发生的腐蚀现象。现以 18—8 型奥氐体不锈钢中最常用的含稳定元素的 1Cr18Ni9Ti 钢为例，来讨论晶间腐蚀的问题。 1Cr18Ni9Ti 钢含 0.02%C 和 0.8%Ti。碳在室温奥氏体中的最大溶解度 低于 0.03%，多余的碳则通过固熔处理与钛结合形成稳定的碳化物TiC。由 于钛对碳的固定作用，避免了在晶界形成碳化铬，从而防止了晶间腐蚀的 产生。故 1Cr18Ni9Ti 钢具有抗晶间腐蚀能力，一般不会产生晶间腐蚀现 象。 1—焊缝金属； 2—过热 区； 3— 然而在焊接接头中，情况有所不同。奥氏体不锈钢的焊接接头，通 敏化区；4 母材金属 常可分为以下几个区域(见图 1) 图 1 奥氏体不锈钢焊 (一) 焊缝金属主要为柱状树枝晶。 接接头各区示意图 (二) 过热区 加热超过 1200℃的近缝区，晶粒有明显的长大。 (三) 敏化区 加热峰值温度在 600℃—1000℃的区域，组织无明显变化。对不含稳定化元素的 18—8 钢， 可能出现晶界碳化铬的析出。产生贫铬层，有晶间腐蚀倾向。 (四)母材金属对于含稳定化元素的 18—8 钢，如 1Cr18Ni9Ti 钢，峰值温度超过 1200℃的过热区发生 TiC 分解量愈大 (图 2)，从而使稳定化作用大为减弱，甚至完全消失。在随后的冷却过程中，由于碳原子 的体积很小，扩散能力比钛原子强，碳原子趋于向奥氏体晶界扩散迁移，而钛原子则来不及扩散仍保留在 奥氏体点阵节点上。因此，碳原子析集于晶界附近成为过饱和状态。当上述过热区再次受到 600—800℃中 温敏化加热或长期工作在上述温度范围时，碳原子优先以很快的速度向晶界扩散。此时，铬原子的扩散速 度虽比碳原子慢，但比钛原子快，且浓度也远比钛高，因而易于在晶界附近形成铬的碳化物 (FeCr) C 。 23 6 温度愈高，TiC 分解后合金元素碳和铬的固溶量愈多，碳化物析出量愈大 (图 2)。上述碳化物的铬、碳含 量很高，但晶粒内部铬的扩散速度比碳的扩散速度慢，所以在形成铬的碳化物时，富集在晶界的碳，与晶 粒表层的铬结合以后，晶粒中的铬不能及时均匀化，致使靠近晶界的晶粒表面一个薄层严重缺铬，铬的浓 度低于临界值 12%Cr(图 3)。此时，奥氏体晶粒内和晶界碳化物(图 3 中的 1、2 部分)由于含铬量高而带正 电位，而贫铬层(图 3 中的 3 部分)由于含铬量低于 12%而带负电位。如果将这种具备电化学腐蚀条件的焊 接接头放入腐蚀介质中，带负电位的贫铬层就会成为被消耗的阳极而遭受腐蚀。 这样，由于“高温过热”和“中温敏化”这两个依次进行的热作用过程，造成了含稳定化元素的 18-8 钢特殊的晶间腐蚀，这种腐蚀只发生在紧靠焊缝的过热区 3—5 个晶粒范围，在工件表面上较宽，向接头 内部逐渐变窄，呈刀形，故又称“刀蚀”。 由此可见，“高温过热”和“中温敏化”是产生刀蚀的必要条件。对于焊接接头，“高温过热”这一条件是 由焊接热作用过程自然形成的，因此只需要进行一次“中温敏化”处理，就可根据 GB1223-75 标准进行晶 (a) 敏化加热前； (b)敏化加热后。1—奥氏体 间腐蚀试验。 四、实验方法及步骤 方法： 根据国家标准 GB1223-75 试验晶间腐蚀倾向