
【化】 intercrystalline corrosion; intergranular corrosion
晶間腐蝕(Intergranular Corrosion)是金屬材料在特定腐蝕介質中沿着晶粒邊界發生的局部腐蝕現象。該過程主要由于晶界區域與晶粒内部的化學成分或結構差異引起,常見于不鏽鋼、鋁合金等材料。例如,奧氏體不鏽鋼在450-850℃敏化溫度區間加熱後,晶界處會析出富鉻碳化物,導緻鄰近區域鉻含量降低,形成貧鉻區并喪失耐蝕性。
材料科學領域的研究表明,晶間腐蝕可通過以下機制産生:
美國材料試驗協會(ASTM)G108标準指出,可通過草酸浸蝕試驗檢測不鏽鋼的晶間腐蝕傾向。中國國家标準GB/T 4334.1-2020則規定了不鏽鋼沸騰硝酸腐蝕試驗方法,用于評估材料的晶間腐蝕敏感性。
預防措施主要包括:
該現象在核電設備(參考NRC材料退化手冊)、化工管道(ASME B31.3标準附錄F)及船舶制造領域具有重要工程意義。劍橋大學材料系研究證實,晶間腐蝕深度d與時間t的關系可表示為:
$$
d = k cdot t^{n}
$$
式中k為腐蝕速率常數,n為時間指數(通常0.5<n<1)。
晶間腐蝕是一種局部腐蝕現象,其核心特征為腐蝕沿金屬或合金的晶粒邊界或鄰近區域擴展,而晶粒本身幾乎不受侵蝕。以下是詳細解釋:
晶間腐蝕表現為晶界處優先被腐蝕,導緻晶粒間結合力顯著下降,機械強度幾乎完全喪失。即使金屬表面保持光亮,内部結構也可能因晶界破壞而失去承載能力,輕敲即碎。
化工設備、航空航天材料等因晶間腐蝕導緻的失效可能引發重大事故,尤其不鏽鋼焊縫問題在工業中備受關注。
通過控制合金成分(如降低碳含量)、優化熱處理工藝(如固溶處理)或使用穩定化元素(如钛、铌),可有效抑制晶間腐蝕。
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