晶間腐蝕(intergranular corrosion)
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金屬不是一塊光滑的整體,而是由許多微小晶粒拼成的馬賽克,而這些晶粒相接的接縫——晶界——是略微無序、彼此錯位的區域,就像磁磚之間的填縫線。在晶間腐蝕中,侵蝕優先沿著這些晶界進行,沿接縫在金屬中蝕出狹窄的通道,而晶粒內部幾乎完好無損。發展到極端時,它會鬆動整顆晶粒,使金屬像方糖一樣崩解,儘管表面看起來可能還很完好。
最重要的例子是「敏化」的不鏽鋼。不鏽鋼之所以抗腐蝕,是因為溶入的鉻能讓它長出保護膜;但若鋼被保持在大約 500 到 800 度 C 的範圍——就像銲道旁邊那一帶所發生的——鉻與碳結合並在晶界上析出鉻碳化物(Cr23C6)。這會貪婪地把鉻從緊鄰晶界的薄帶中抽走,使其低於維持鈍態所需的約 11%。這條貧鉻的晶界帶如今對仍受保護的晶粒面成為弱陽極,於是腐蝕沿著晶界鑽掘。當這發生在平行於銲道的熱影響帶時,就稱為銲接衰化。
解方直接針對敏化:使用低碳等級如 304L 或 316L,使碳少到無法形成太多碳化物;使用「安定化」等級如 321(鈦)或 347(鈮),其添加元素會先抓住碳、保住鉻;或對零件做固溶熱處理(加熱到高溫後快速淬冷)把碳化物重新溶回。這個教訓不只適用於不鏽鋼:一道本身無害的熱製程,可能靠著重新排列晶界上的東西,悄悄毀掉抗腐蝕能力。
用普通高碳等級銲接的不鏽鋼槽,可能在距每道銲縫幾毫米處出現一條滲漏線:正對著銲道的金屬夠熱、把碳化物重新溶回,遠處金屬則從未敏化,但中間那條帶停留在 500 到 800 度 C 的窗口夠久,析出了碳化物並沿其晶界腐蝕穿透。
銲接衰化出現在銲道「旁邊」的一條帶上,而不在銲道本身——這正是熱敏化的破綻。
敏化幾乎不改變任何你看得到或量得出的東西;鋼看起來、量起來都正常,但它的晶界已悄悄失去了讓它成為不鏽鋼的鉻——這正是為什麼即使多花錢,銲接件也要指定低碳或安定化等級。