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、硬鋁合金和一些不銹鋼、鎳基合(he)金中。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。
產生晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕的(de)(de)條件(jian)：①. 內因(yin)(yin)。晶(jing)(jing)粒(li)和(he)晶(jing)(jing)界區的(de)(de)組織不同，因(yin)(yin)而(er)電化(hua)學性(xing)質存在顯(xian)(xian)著差異(yi)。②. 外因(yin)(yin)。晶(jing)(jing)粒(li)和(he)晶(jing)(jing)界的(de)(de)差異(yi)要在適當的(de)(de)環境下才(cai)能顯(xian)(xian)露出來。
1. 敏化
含碳量超過0.03％的不(bu)(bu)穩定的奧氏(shi)體型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼（即(ji)不(bu)(bu)含鈦(tai)或鈮的0Cr18Ni9不(bu)(bu)銹(xiu)鋼），如果熱處理(li)不(bu)(bu)當則在某(mou)些環境中易產(chan)生晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)。這些鋼在425～815℃之間(jian)加熱時(shi)(shi)，或者緩慢冷(leng)卻(que)通(tong)過這個溫(wen)度區(qu)間(jian)時(shi)(shi)，都會產(chan)生晶間(jian)偏(pian)析，這樣(yang)的熱處理(li)造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)碳化(hua)物在晶界沉(chen)淀（敏(min)化(hua)作(zuo)用(yong)(yong)），并(bing)且造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)最鄰近的區(qu)域鉻貧化(hua)使(shi)得這些區(qu)域對腐(fu)蝕(shi)敏(min)感。敏(min)化(hua)作(zuo)用(yong)(yong)也可出現于焊(han)接(jie)時(shi)(shi)，在焊(han)接(jie)熱影響(xiang)區(qu)造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)其后(hou)的局部腐(fu)蝕(shi)。
最通用的(de)(de)檢查不(bu)銹鋼敏感性(xing)的(de)(de)方(fang)法(fa)是65％硝酸(suan)腐(fu)(fu)蝕試(shi)(shi)驗方(fang)法(fa)。試(shi)(shi)驗時將鋼試(shi)(shi)樣(yang)放入沸(fei)騰(teng)的(de)(de)65％硝酸(suan)溶液中連(lian)續(xu)48h為(wei)一個周(zhou)期(qi)，共(gong)5個周(zhou)期(qi)，每個周(zhou)期(qi)測定重量損(sun)失。一般(ban)規定，5個試(shi)(shi)驗周(zhou)期(qi)的(de)(de)平均腐(fu)(fu)蝕率應(ying)不(bu)大于0.05mm／m。
2. 預防措施(shi)
①. 調整焊(han)(han)縫的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學成分，加(jia)入(ru)穩定化(hua)(hua)(hua)元素減少形成碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)鉻(ge)(ge)的(de)(de)可(ke)能(neng)性，如(ru)加(jia)入(ru)鈦或鈮等。減少焊(han)(han)縫中的(de)(de)含(han)碳(tan)(tan)量，可(ke)以(yi)減少和避免(mian)形成鉻(ge)(ge)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)，從(cong)而降低形成晶界腐蝕的(de)(de)傾向，含(han)碳(tan)(tan)量在0.04％以(yi)下，稱為“超(chao)低碳(tan)(tan)”不(bu)銹鋼，就可(ke)以(yi)避免(mian)鉻(ge)(ge)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)生成。控制(zhi)在危險(xian)溫度區(qu)的(de)(de)停(ting)留時(shi)間，防止過熱，快(kuai)焊(han)(han)快(kuai)冷，使碳(tan)(tan)來不(bu)及析(xi)出(chu)。
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)鐵素體不銹鋼在某些介質(zhi)中也可能出現(xian)晶(jing)間腐蝕。這是當(dang)鋼從925℃以上快速(su)冷卻(que)時，碳(tan)(tan)化物(wu)或氧化物(wu)沉(chen)淀，金(jin)屬晶(jing)格應變造(zao)成的(de)，焊接(jie)后進(jin)行消(xiao)除應力熱(re)處理(li)可消(xiao)除應力并(bing)恢復(fu)耐腐蝕性能。在1Cr17不銹鋼中加入超過8倍碳(tan)(tan)含量的(de)鈦(tai)，通常可減少焊接(jie)鋼結構在一些介質(zhi)中的(de)晶(jing)間腐蝕。然(ran)而加入鈦(tai)在濃硝酸中不是有(you)效的(de)。
④. 合(he)金(jin)應用(yong)中的(de)預防措(cuo)施：選用(yong)抗(kang)晶間(jian)腐蝕的(de)合(he)金(jin)；選擇合(he)適的(de)熱處(chu)理(li)(li)工(gong)藝，如鋁合(he)金(jin)過時效處(chu)理(li)(li)；在確定焊接工(gong)藝，鋁合(he)金(jin)膠接及銑切工(gong)藝，回避容易(yi)產(chan)生(sheng)晶間(jian)腐蝕的(de)溫(wen)度下處(chu)理(li)(li)。
3. 相關標(biao)準
GB/T 4334《金屬和合(he)金的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi) 不銹鋼(gang)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)敏感性試驗方法》
ASTM A262《奧(ao)氏體不銹鋼(gang)晶(jing)間(jian)腐蝕標準方法》
ISO 3651《不銹鋼(gang)耐晶(jing)間腐蝕的測定》
JIS G0571-0575《不銹鋼耐(nai)晶間腐蝕的測定(ding)》
ASTM A763《鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼晶間腐蝕敏感(gan)性檢(jian)測》
GB/T 15260《金屬和合(he)金的腐蝕(shi) 鎳合(he)金晶間腐蝕(shi)敏感性(xing)試驗方法》
GB/T 21433《不銹鋼壓力(li)容器晶間腐蝕(shi)敏(min)感性(xing)檢(jian)驗》
CB/T 3949《船用不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕試(shi)驗方法(fa)》
GB/T 26491《鋁合金晶間腐蝕試驗(yan)方法 質量損失法》
ASTM G28《鍛造高(gao)鎳鉻軸承(cheng)合金(jin)晶間腐蝕敏感性的檢查用標(biao)準試驗方法》
GB/T 7998《鋁合金晶間腐(fu)蝕測定方法》
HG/T 3173《尿素級超低碳(tan)鉻鎳鈅奧氏體不銹(xiu)鋼晶間腐蝕傾向試驗》
