刀狀腐蝕簡稱刀蝕。在含有穩定元素的奧氏體不銹鋼中(如321不(bu)銹鋼(gang)316Ti不銹鋼等),焊接熱影響區的過熱區在腐蝕介質作用下,發生沿熔合線走向的深溝狀類似刀痕的腐蝕,稱為刀狀腐蝕。刀狀腐蝕的性質是晶間腐蝕,在腐蝕初始階段腐蝕區寬度為3~5個晶粒,然后逐漸擴大至1.0~1.5mm,腐蝕寬度與過熱區寬度有關,由焊接工藝和方法等因素決定,如電渣焊時,腐蝕區寬度可達3.0~5.0mm。


  刀狀腐蝕是焊接接頭出現的特殊形式的晶間腐蝕,它也與鉻的碳化物(M23C6)析出有密切的關系,我們可以用“高溫過熱”和“中溫敏化”兩個作用的熱過程所引起的變化,來考察刀狀腐蝕與M23C6析出的關系。


  奧氏體不銹鋼供貨狀態一般為固溶態(或者說一般焊接前母材為固溶態),這時鋼中只有少量的C和穩定化元素(如鈦、鈮)固溶在基體中,其余大部分碳和鈦、鈮結合成為穩定的游離態TiC或NbC.在焊接時,焊接熱影響區超過1200℃的過熱區,就有TiC或NbC不斷地分解并向奧氏體中溶解。峰值溫度越高,停留時間越長,TiC或NbC溶解量越多,TiC或NbC分離出來的C原子將擴散到奧氏體點陣間隙中,而鈦或鈮則占據奧氏體節點的空缺位置。在隨后的冷卻過程中,碳原子由于擴散能力強,很快向晶界偏聚,在晶界碳原子濃度明顯增加,形成過飽和狀態,而鈦或鈮原子,則因來不及擴散,仍保留在奧氏體點陣的節點上。在隨后的多層焊時,再經過中溫(600~1000℃)敏化時,碳原子可以優先向晶界繼續快速擴散,使晶界更富碳,此時,鉻的擴散雖不如碳快,但比鈦或鈮的擴散快,因而就在晶界附近形成鉻的碳化物M23C6析出,TiC或NbC的溶解量越多的部位(也就是越靠近熔合線的部位),M23C6的析出量越大,晶界腐蝕傾向越嚴重,刀狀腐蝕寬度與M23C6析出一定量的寬度是一致的。


  降低或消除含有穩定化元素(su)奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)刀狀腐蝕的(de)危(wei)險(xian),有時是很困難的(de),但可(ke)(ke)以(yi)在(zai)(zai)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)設計和焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)順序上加以(yi)合理安排而改善,如設計時采用一次(ci)性(xing)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie),避免過熱(re)區再經過中溫敏化,在(zai)(zai)雙面焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou),可(ke)(ke)將可(ke)(ke)能產生過固溶、奧氏體(ti)(ti)富C晶界(jie)與(yu)中溫敏化晶界(jie)碳化物析出的(de)一側布(bu)置在(zai)(zai)不(bu)(bu)與(yu)介質(zhi)接(jie)(jie)(jie)(jie)觸的(de)部(bu)位(wei),如圖(tu)(tu)2-2(a),圖(tu)(tu)2-2(b)的(de)情況應該避免。在(zai)(zai)設計上盡可(ke)(ke)能不(bu)(bu)采用交叉焊(han)縫。


圖 2.jpg


  采(cai)用低碳(tan)的穩定(ding)化奧氏(shi)體不銹鋼(gang)母材(cai),將(jiang)大大減輕刀狀腐(fu)蝕現(xian)象。超低碳(tan)奧氏(shi)體不銹鋼(gang)焊接接頭不會產生刀狀腐(fu)蝕現(xian)象。正因為(wei)如此,隨著冶煉(lian)技術的提高,含穩定(ding)化元(yuan)素的不銹鋼(gang)正逐步被淘汰(tai),取而(er)代之的是超低碳(tan)不銹鋼(gang)。