304管由于常溫下力學(xué)性能良好，并且耐腐蝕性能優(yōu)異，因而在各個(gè)領(lǐng)域廣泛使用。但是304管在450~850℃使用過程中極易產(chǎn)生晶間腐蝕和晶間應(yīng)力腐蝕，導(dǎo)致工件的失效破壞引發(fā)嚴(yán)重事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并嚴(yán)重危及生產(chǎn)和人身安全。本文就304管晶間腐蝕影響因素及相應(yīng)措施展開論述。
晶間腐蝕是由于晶粒和晶界成分不均，在一定腐蝕介質(zhì)下構(gòu)成自發(fā)的微電偶，從而引起的材料局部腐蝕行為。晶間腐蝕是沿著材料的晶界不斷擴(kuò)展的。腐蝕源于表面，沿晶界網(wǎng)絡(luò)向內(nèi)部擴(kuò)展和滲透，大大削弱材料晶粒之間的結(jié)合強(qiáng)度，在宏觀上表現(xiàn)為力學(xué)性能嚴(yán)重降低。晶間腐蝕發(fā)生時(shí)不易被發(fā)現(xiàn)，表面上腐蝕部位具有金屬光澤，實(shí)際服役受力時(shí)極易破碎，導(dǎo)致設(shè)備瞬間失效，猝不及防，造成極大危害。
304管晶間腐蝕影響因素及相應(yīng)措施 1.腐蝕介質(zhì)的影響。腐蝕介質(zhì)的種類及成分決定了晶間腐蝕的產(chǎn)生與否，以及腐蝕程度。一般來說，酸、堿、氯化物，都會(huì)對(duì)304管產(chǎn)生比較嚴(yán)重的化學(xué)腐蝕。而且腐蝕介質(zhì)的濃度越大，產(chǎn)生的腐蝕程度就越嚴(yán)重。因而實(shí)際應(yīng)用中，都會(huì)在材料表面鍍一層耐腐蝕層從而杜絕腐蝕介質(zhì)和金屬的直接接觸。
2.溫度的影響。奧氏體不銹鋼的敏化溫度區(qū)間為450~850℃，在此敏化溫度范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生Cr23C6，導(dǎo)致晶間腐蝕能力降低。有效地控制工件的工作溫度低于450℃就不會(huì)在晶界處產(chǎn)生鉻的偏析，或者溫度高于850℃，晶粒內(nèi)部鉻擴(kuò)散速度加快，會(huì)使得晶界處有足夠的鉻，不會(huì)形成貧鉻區(qū)，從而降低腐蝕產(chǎn)生的可能性。
3.含碳量的影響。不銹鋼管晶間腐蝕與碳元素的含量息息相關(guān)。當(dāng)碳含量較低時(shí)，碳與鉻的結(jié)合傾向較小。當(dāng)碳含量高于0.08%wt時(shí)，碳的擴(kuò)散量會(huì)增大，此時(shí)析出的碳則會(huì)增加，易于在晶界處形成的碳化鉻，從而生成了貧鉻區(qū)域，引起材料的晶間腐蝕，所以碳含量和晶間腐蝕息息相關(guān)，通過控制304管的碳含量能夠有效地抑制晶間腐蝕。
4.合金元素的影響。在不銹鋼中添加一些強(qiáng)碳化物形成元素，這樣碳就不會(huì)優(yōu)先與鉻發(fā)生反應(yīng)，晶間附近難以形成貧鉻區(qū)，抑制晶間腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而提高不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕抗力。一般情況下，在不銹鋼中優(yōu)先加入鈦、鈮等合金元素，這些元素不僅可以提高不銹鋼的耐晶間腐蝕性能，而且能夠改善鋼的強(qiáng)度和韌性，并降低脆性轉(zhuǎn)變溫度。
5.熱處理工藝的影響。熱處理對(duì)奧氏體不銹鋼的抗晶間腐蝕能力影響很大，合適的熱處理工藝可以消除貧鉻區(qū)、穩(wěn)定金屬組織。比如固溶處理后水淬，奧氏體組織在迅速冷卻過程中來不及發(fā)生相變，保持了高溫的單相奧氏體組織狀態(tài)，有利于消除晶間腐蝕。另外，在高溫下使用304管時(shí)，加快冷卻速度或加熱速度，縮短在敏化溫度范圍停留的時(shí)間，抑制碳化物的析出，可以防止晶間腐蝕的產(chǎn)生。
目前，為避免晶間腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，一般采用的方法為：在合金中加入強(qiáng)碳化物形成元素，如Ti和Nb；采用足夠快的冷卻速度，使構(gòu)件快速通過敏化溫度區(qū)間；降低碳含量，減少碳化鉻的析出。但是這些方法都存在一定的局限性，不能從根本上改善304管的晶間腐蝕性能。有關(guān)晶界結(jié)構(gòu)的研究表明，晶界腐蝕與晶界結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，低Σ重合位置點(diǎn)陣晶界（也稱特殊晶界）對(duì)滑移、斷裂、腐蝕和應(yīng)力腐蝕有強(qiáng)烈的抑制作用，而自由晶界由于具有高的能量和高的移動(dòng)性，常成為裂紋生長的核心和裂紋擴(kuò)展的通道，從而導(dǎo)致晶間腐蝕裂紋和晶間應(yīng)力腐蝕裂紋的出現(xiàn)。因此，要從根本上防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕必須從晶界的控制和設(shè)計(jì)入手，通過合理的手段產(chǎn)生更多的特殊晶界從而有效地抑制合金元素在晶界偏析，改善不銹鋼的晶間腐蝕性能。
