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1、晶間腐蝕的定義、腐蝕機(jī)理和影響因素

晶間腐蝕是指沿著或緊挨著金屬晶粒邊界或晶界附近發(fā)生的電化學(xué)腐蝕形態(tài)。晶間腐蝕破壞晶粒之間的的連接，降低了金屬的機(jī)械強(qiáng)度。最大的危害是不易發(fā)現(xiàn)（內(nèi)部失效，外觀卻似完好）。

產(chǎn)生晶間腐蝕的條件：

1）金屬或合金中含有雜質(zhì)，或者有第二相沿晶界析出。

2）晶界與晶粒內(nèi)化學(xué)成分的差異，在適宜的介質(zhì)中形成腐蝕的電池，晶界為陽極，晶粒為陰極，晶界產(chǎn)生選擇性溶解。

3）有特定的腐蝕介質(zhì)存在。在某些合金-介質(zhì)體系中，往往產(chǎn)生嚴(yán)重的晶間腐蝕。

晶界腐蝕行為的原因：

1）合金元素貧乏化；

2）晶界析出不耐蝕的陽極相；

3）雜質(zhì)或溶質(zhì)原子在晶界區(qū)偏析；

4）晶界處因相鄰晶粒間的晶向不同，刃型位錯和空位在該處富集；

5）由于新相析出或轉(zhuǎn)變，造成晶界處具有較大的內(nèi)應(yīng)力。

晶間腐蝕機(jī)理有：貧化理論、晶間σ相析出理論、晶界吸附理論。

1）貧化理論：該理論認(rèn)為，晶間腐蝕是由于晶界易析出第二相，造成晶界某一成分的貧乏化。

①對于奧氏體不銹鋼，因晶界析出Cr₂₃C₆相，造成晶界貧鉻，則為貧鉻理論;

②對于鎳鉬合金，晶界析出Ni₇Mo_5，晶界貧鉬;

③對于銅鋁合金，晶界析出CuAl₂,造成晶界貧銅。

2）晶間σ相析出理論

對于低碳的高鉻、高鉬不銹鋼已不存在貧鉻的條件，可是在650 ~850℃內(nèi)熱處理時，會生成含鉻42~48%的σ相FeCr金屬間化合物。在過鈍化電位下，σ相發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。其陽極溶解電流急劇地上升?？赡苁?/span>σ相自身的選擇性溶解的緣故。

σ相FeCr金屬間化合物一般只能在很強(qiáng)的氧化性介質(zhì)中才能發(fā)生溶解。因而檢測這種類型的腐蝕必須使用氧化性很強(qiáng)的65%的沸騰硝酸，才能夠使不銹鋼的腐蝕電位達(dá)到過鈍化區(qū)。

3）晶界吸附理論

 超低碳不銹鋼在1050℃固溶處理后，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中也會出現(xiàn)晶間腐蝕，此時不能用貧鉻或σ相析出理論來解釋。實(shí)驗(yàn)表明，P雜質(zhì)達(dá)100ppm或Si雜質(zhì)達(dá)1000~2000ppm時，它們在高溫區(qū)會使晶界吸附，并偏析在晶界上，這些雜質(zhì)在強(qiáng)氧化劑介質(zhì)作用下便發(fā)生溶解，導(dǎo)致晶界選擇性的晶間腐蝕。這種鋼經(jīng)敏化處理后，反而不出現(xiàn)晶間腐蝕，這是由于碳和磷生成磷的碳化物，限制了磷向晶界的擴(kuò)散，減輕雜質(zhì)在晶界的偏析，消除或減弱了鋼材對晶間腐蝕的敏感性。

 影響晶間腐蝕的因素：

1）熱處理溫度與時間的影響；

2）合金成分的影響

3）腐蝕介質(zhì)的影響

晶間腐蝕的控制辦法：

1）降低或消除有害雜質(zhì)。如降低C、N、S等雜質(zhì)含量

2）加入穩(wěn)定化元素或晶界吸附元素。如在不銹鋼中加入Ti、Nb或B

3）適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?/span>

4）采用雙相鋼

2、什么是鋁合金晶間腐蝕？鋁合金晶間腐蝕的機(jī)理？

鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用，目前鋁合金是應(yīng)用最多的合金。

傳統(tǒng)的高強(qiáng)度鋁合金(2xxx系和7xx系)和Al-Li合金易發(fā)生局部腐蝕，其主要的形式包括孔蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和剝蝕等。鋁合金典型的晶界模式常為沉淀相/溶質(zhì)貧化區(qū)(SDZ)。通常，鋁合金的晶格本體、沉淀相和溶質(zhì)貧化區(qū)之間的電化學(xué)行為相差很大，導(dǎo)致晶界比晶粒內(nèi)部更易腐蝕。孔蝕或縫隙腐蝕會發(fā)展為晶間腐蝕，形成深入合金組織的腐蝕溝。而使用軋制或擠出工藝制成的板材或棒材，由于晶粒被嚴(yán)重變形，晶間沉淀物/溶質(zhì)貧化區(qū)形成了平行于表面的層狀分布的活性陽極通道，在腐蝕產(chǎn)物楔入力的作用下，晶間腐蝕傾向于沿與表面平行的方向生長，并逐步發(fā)展為剝蝕。

鋁合金晶間腐蝕示意圖如下：

針對于鋁合金晶間腐蝕的理論主要有以下三種：

1）晶格本身與陽極性的晶界構(gòu)成物( SDZ 和/或沉淀相)的腐蝕電位差異形成電偶腐蝕，進(jìn)而導(dǎo)致晶間腐蝕。

2）SDZ 和晶格的擊穿電位差異引起晶間腐蝕理。

3）溶解的晶界沉淀相形成侵蝕性更強(qiáng)的閉塞區(qū)環(huán)，從而形成連續(xù)的晶間腐蝕。

3、鋁合金晶間腐蝕測試試驗(yàn)方法有哪些？

1）5XXX系鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)方法---質(zhì)量損失法。試驗(yàn)原理是將5XXX系鋁合金板材產(chǎn)品試樣浸入30℃的濃硝酸中24h,測定其單位面積上的質(zhì)量損失，并對其橫截面作金相分析，從而判定晶間腐蝕的敏感性。

2）2XXX、7XXX系以及5XXX系鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)方法--晶間腐蝕最大深度。試驗(yàn)方法是借助金相顯微鏡對腐蝕試驗(yàn)（在氯化鈉溶液中，加入過氧化氫或鹽酸，浸入試樣，金相增強(qiáng)陰極去極化作用的晶間腐蝕加速試驗(yàn)）后的試樣或未經(jīng)腐蝕的試樣或產(chǎn)品表面進(jìn)行晶間腐蝕檢測，并測量其晶間腐蝕深度。

4、鋁合金晶間腐蝕測試的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有哪些？

GB/T 26491-2011 5XXX系鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)方法 質(zhì)量損失法

GB/T 7998-2005 鋁合金晶間腐蝕測定方法

ASTM G47-1998(2011) 測定2XXX和7XXX鋁合金制品的應(yīng)力腐蝕斷裂敏感性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法

ASTM G110-1992(2009）將鋁合金浸入氯化鈉和過氧化氫溶液中進(jìn)行熱處理時抗晶粒間腐蝕的評定

ASTM G34-2001(2013) 2XXX和7XXX系列鋁合金剝離腐蝕敏感性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(EXCO試驗(yàn))

ASTM G66-1999(2013) 5XXX系列鋁合金的剝落腐蝕敏感性的外觀評定的試驗(yàn)方法(ASSET試驗(yàn))

5、鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要點(diǎn)

（1）GB/T 7998-2005 鋁合金晶間腐蝕測定方法

試驗(yàn)溶液：

氫氧化鈉水溶液(V_NaOH：V_H2O=1：9）

硝酸水溶液（V_HNO3：V_H2O=3：7）

57gNaCl+1LH₂O

30gNaCl+1LH₂O

10%過氧化氫水

適用范圍：2系、5系和7系

試樣要求：長40mm寬25mm厚不超過10mm平行樣3~5個

結(jié)果評價：截面金相檢驗(yàn)、晶間腐蝕深度并評級

（2）GB/T 26491-2011 5XXX系鋁合金晶間腐蝕試驗(yàn)方法 質(zhì)量損失法

試驗(yàn)溶液：

氫氧化鈉水溶液(50g/L)

硝酸水溶液2（VHNO₃：VH₂O=1：1）

硝酸水溶液3（VHNO₃：VH₂O=3：2）

測試要點(diǎn)：打磨+堿洗+酸洗；硝酸水溶液3腐蝕（每個周期24h）

適用范圍：5系

試樣要求：長50mm（軋制方向），6mm，厚不超過25mm，平行樣2個以上

結(jié)果評價：單位面積質(zhì)量損失