在金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡下可以清楚地看到,鋼的晶界由于腐蝕而變寬,大多呈網(wǎng)狀,嚴重的情況下會出現(xiàn)晶粒脫落。
在常用的Cr - Ni奧氏體不銹鋼中,這種碳化物一般為Cr23C6 [M23C6]。由于該碳化物中Cr含量較高,碳化鉻沿晶界析出,導致碳化物周圍鋼基體中Cr濃度降低,形成所謂的“貧鉻區(qū)”。當碳化鉻沿晶界析出成網(wǎng)狀時,貧鉻區(qū)也在網(wǎng)狀中。不銹鋼的耐腐蝕性是由于鋼中含有足夠的鉻,在介質的作用下使鋼在這種介質中鈍化。鉻貧區(qū)鉻量不足,使鈍化能力降低甚至消失,而奧氏體晶粒本身仍有足夠的鈍化(耐腐蝕)能力。因此,在腐蝕介質的作用下,晶界附近連接成網(wǎng)狀的鉻貧區(qū)會優(yōu)先溶解,產(chǎn)生晶間腐蝕。
在某些合金介質體系中,常發(fā)生嚴重的晶間腐蝕。例如,奧氏體不銹鋼在弱氧化介質(如曝氣海水)或強氧化介質(如濃硝酸)等特定腐蝕介質中可能產(chǎn)生嚴重的晶間腐蝕。
晶間腐蝕:金屬材料在特定腐蝕介質中沿晶界發(fā)生的局部選擇性腐蝕。晶界是不同晶粒之間的邊界。由于晶粒有不同的取向,原子在結處的排列必須逐漸從一個取向轉變?yōu)榱硪粋€取向。因此,晶界實際上是一種“表面”不完整的結構缺陷。由于晶格畸變的增加,晶界處原子的平均能量高于晶內(nèi)。較高的能量稱為晶界能。純金屬晶界在腐蝕介質中的腐蝕速率比晶體的腐蝕速率快,這是因為晶界的能量高,原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)。