304不锈钢是一种广泛应用的奥氏体型不锈钢,其主要特点是具有良好的耐腐蚀性和耐热性。在特定的化学介质和拉应力共同作用下,304不锈钢可能会发生应力腐蚀,这是一种低应力脆性断裂的现象。应力腐蚀的发生通常需要满足四个特征:存在拉应力,虽然压应力也可能导致应力腐蚀;裂纹扩展需要达到临界应力强度因子KISCC;第三,应力腐蚀通常表现为脆性断裂;裂纹扩展速率一般在10^-6到10^-3毫米/分钟之间,且存在孕育期、扩展区和瞬段区三个阶段。
晶间腐蚀是304不锈钢的一种特殊腐蚀形式,发生在金属晶粒间的边界,破坏晶粒间的结合力,降低材料的机械强度。在不锈钢中,晶间腐蚀是一种极其危险的破坏方式,因为表面看似完好,但实际上内部结构已经严重受损。当不锈钢含铬量低于12%时,尤其是在晶界形成"贫铬区",就容易引发晶间腐蚀。例如,对于含碳量超过0.03%的不稳定奥氏体型不锈钢,如果经过不当的热处理或焊接,可能会在425-815℃区间形成碳化物沉淀,导致晶间腐蚀。
为了预防晶间腐蚀,可以采取以下措施:
1. 选择低碳或稳定化的不锈钢牌号,如00Cr19Ni10或00Cr17Ni14Mo2,这些牌号能减少碳化物的析出。
2. 对焊接结构进行适当的热处理,如在1040-1150℃保温后快速冷却,以避免碳化物在425-815℃区间沉淀。
304不锈钢的细分主要包括200系列和300系列,其中300系列以镍铬为主要合金元素,具有较高的耐腐蚀性能。不同国家和地区对不锈钢的命名和标准有所不同,例如日本的SUS304对应美国的304和英国的304S15,而低碳版本的SUS304L对应美国的304L。
了解304不锈钢的腐蚀特性及其防护措施对于工程设计和材料选型至关重要,尤其是在化工、海洋、食品加工等对耐腐蚀性能要求高的行业中。通过合理的设计、材料选择和热处理工艺,可以有效防止或减轻304不锈钢的应力腐蚀和晶间腐蚀,从而延长设备的使用寿命。