ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Межкристаллитная коррозия из "Теория коррозии и коррозионно-стойкие конструкционные сплавы" Межкристаллитная коррозия (МКК) — один из наиболее опасных видов местной коррозии сплавов, вызывающий избирательное разрушение по границам зерен. В результате этого происходит потеря прочности и пластичности сплава и преждевременное разрушение ответственных конструкций. Межкристаллитная коррозия наблюдается у многих технических сплавов на основе железа и, в особенности, у нержавеющих сталей различных классов (Ре—Сг, Ре—N1—Сг, Ре—Мп—N1-Сг и др.), на основе никеля (N1—Мо, N1—Сг—Мо), на основе алюминия (А1—Си, А1—Mg—51). [c.100] Важнейшим фактором, изменяющим склонность к МКК нержавеющих сталей, является режим термообработки. Для аустенитных сталей интервал температур, при которых происходит выделение карбидов пс границам зерен, лежит в пределах 500—900 °С. Ниже 500 °С диффузионная подвижность атомов, необходимая для образования новых фаз, мала, а при температуре выше 900 °С возможна коагуляция образовавшихся фаз и дуффузионпое выравнивание концентрации хрома в твердом растворе, что устраняет склонность к МКК. [c.101] Влияние термообработки на склонность сплава к МКК наиболее полно можно охарактеризовать построением зависимости появления и исчезновения склонности к МКК от температуры I и времени т, так называемых С-образных кривых или диаграмм Ролласона. Температуры и времена термообработки, попадающие в область, где сталь проявляет склонность к МКК, соответствуют образованию сплошной сетки карбидов по границам зерен. [c.102] В настоящее время накоплен обширный фактический материал по влиянию термообработки, состава сталей и других факторов иа меж-кристаллитпую коррозию нержавеющих сталей [63, с. 49 95—99]. Сложность явления МКК и зависимость его от многих факторов не позволяют все возможные случаи коррозии свести к одному механизму. [c.102] Наиболее обоснованной причиной возникновения межкристаллитной коррозии коррозионностойких сталей в подавляющем большинстве случаев следует считать обеднение хромом границ зерен вследствие выделения на них при отпуске фаз, богатых хромом. Наиболее часто МКК связана с образованием карбидов хрома. При отпуске в опасной зоне температур по границам зерен происходит выделение карбидов хрома, вследствие чего резко понижается концентрация углерода и хрома в приграничной области. Так как скорость диффузии углерода значительно выше, чем хрома, то при дальнейшем росте карбидов используется почти весь углерод твердого раствора, а хром только в зоне роста карбидов, т. е. около границ. В результате в приграничной области образуется зона с пониженным содержанием хрома. При увеличении времени и температуры отпуска скорость диффузии хрома будет превышать скорость диффузии углерода, так как концентрация хрома в объеме зерна практически не изменилась, а углерода сильно снизилась из-за образования карбидов. Это приводит к выравниванию концентрации хрома в объеме зерна и на границе. Коррозионная стойкость границ при этом повышается и склонность к МКК снижается. [c.102] Согласно этим представлениям процессы возникновения и устранения склонности к МКК определяются объемной диффузией хрома, которой должна соответствовать одна и та же величина энергии активации. Однако из кривых Ролласона, как показал И. А. Левин [99, с. 148], следуют два значения энергии активации, одно из которых близко к значению энергии активации объемной диффузии хрома ( — 50 Дж/г-атом), а второе значительно ниже ( 160—250 Дж/г-атом) последнее следует относить к процессу диффузии хрома по границам зерен. [c.102] Обедненные хромом зоны могут возникнуть и при образовании, кроме карбидов хрома, других фаз, обогащенных хромом, как например, хромистого б-феррита, а-фазы, температура образования которых 1300— 400 и 650—850 С соответственно. При этом ст-фаза представляет со- бой интерметаллическое соединение РеСг, в котором могут растворяться и другие легирующие элементы, например, молибден. Участки, окружающие ст-фазу, будут обеднены хромом и молибденом и могут подвергнуться преимущественному растворению в некоторых средах. [c.102] Теория обеднения, связанная с образованием карбидов хрома или других фаз, богатых хромом, хорошо объясняет влияние на МКК температуры и длительности отпуска, содержания в стали углерода, карбидообразующих элементов, а также элементов, повышающих коррозионную стойкость сталей к МКК (хрома, молибдена, кремния и др.). [c.103] Для коррозионностойких сталей в сильно окислительных средах например, горячей концентрированной HNO3, причиной МКК может быть малая устойчивость в этих условиях самих фаз, выделяющихся по границам. К их числу следует отнести 0-фазу, б-феррит в литых сталях,, неравновесные и равновесные карбиды и мартенситную фазу. [c.103] В области перепассивации в сильно окислительных средах (при потенциалах 1,3—1,35 В) возмол-iHa МКК сплавов без выделения избыточных фаз по границам зерен. Она является следствием сегрегации иа границах зерен некоторых примесей фосфора, серы, углерода, кремния [101 —103] и связана с их растворением. [c.103] Выдвигается также предположение, согласно которому помимо сегрегации примесей, развитию МКК может способствовать высокая плотность дислокаций иа границах зерен, что приводит к ухудшению за щит-кых свойств пассивной пленки над ними, как это наблюдали для нержавеющей хромоникелевой стали, содержащей до 1 % Si. Одиако при увеличении содержания S до 3—4 %, когда концентрация Si в твердом растворе растет и становится достаточной для образования защитной пленки, обогащенной SIO2, влияние дислокации уже незаметно и стойкость стали к МКК при этом возрастает [103]. [c.103] Это явление можно объяснить [7, с. 511] также обеднением граиии, зерен хромом, происходящим в результате некоторых режимов нагрева стали, особенно при сварке. В узкей сварной зоне металл нагревается до 1300 С и выше. При этой температуре карбиды титана (или ниобия) растворяются и вследствие быстрого охлаждения не успевают выделять ся вновь. При повторном нагреве такой стали в области температур-600—750 °С из-за более высокой концентрации хрома в твердом растворе в осадок могут выпасть карбиды хрома, а не титана (или ниобия) н вызвать понижение концентрации хрома на границах зерен. Ножевая коррозия проявляется нри сварке с двусторонним швом и возникает чаще в нервом шве, подвергающемся повторному нагреву. Для предотвращения нол евой коррозии рекомендуется применять низкоуглеродистые стали, соответствующие режимы сварки, или подвергать сварные соединения стабилизирующему отжигу при температурах порядка 870— 1150 С. [c.103] Ножевая коррозия в некоторых случаях может быть вызвана растворением карбидов титана, выпадающих в виде дендритных образований по границам зерен в околошовной зоне при сварке [98]. Этот вид. [c.103] Склонность к МКК, помимо состава и структуры сплава зависит также от внешних условий, в которых протекает коррозия (состав коррозионной среды, ее температура). [c.104] Влияние термообработки на склонность нержавеюших сталей к МКК можно видеть из С-образных кривых (рис. 29) [104, с. 373]. [c.104] Оптическое и электронио-микро-скопическое изучение структуры сталей показало, что их склонность к МКК проявляется, когда границы зерен густо усеяны карбидами или карбиды образуют сплошную сетку. [c.104] Вернуться к основной статье