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不銹(xiu)鋼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(ding)化(hua)元素奧(ao)氏體不(bu)銹鋼焊(han)(han)接接頭(tou)刀狀腐(fu)蝕的(de)危(wei)險,有時(shi)是很困難的(de),但可以(yi)在接頭(tou)設(she)計(ji)和焊(han)(han)接順序上加(jia)以(yi)合理安排而改善,如(ru)設(she)計(ji)時(shi)采(cai)用一(yi)次性焊(han)(han)接,避(bi)免過熱區再經過中(zhong)溫敏化(hua),在雙面(mian)焊(han)(han)接接頭(tou),可將可能產生過固溶、奧(ao)氏體富C晶(jing)界與(yu)中(zhong)溫敏化(hua)晶(jing)界碳化(hua)物(wu)析出的(de)一(yi)側布置在不(bu)與(yu)介質接觸的(de)部位,如(ru)圖(tu)2-2(a),圖(tu)2-2(b)的(de)情況(kuang)應該(gai)避(bi)免。在設(she)計(ji)上盡可能不(bu)采(cai)用交叉焊(han)(han)縫。


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  采用低(di)碳的(de)穩定化(hua)奧氏體不銹鋼母材,將大(da)(da)大(da)(da)減輕刀(dao)狀(zhuang)腐蝕(shi)現(xian)象。超低(di)碳奧氏體不銹鋼焊接接頭不會產生刀(dao)狀(zhuang)腐蝕(shi)現(xian)象。正因為(wei)如此,隨(sui)著(zhu)冶煉(lian)技術的(de)提高,含穩定化(hua)元素的(de)不銹鋼正逐步(bu)被淘汰(tai),取(qu)而(er)代之的(de)是超低(di)碳不銹鋼。