摘要： 铬是不锈钢耐腐蚀性的核心元素，但它与碳的结合却可能埋下晶间腐蚀的隐患。本文将深入探讨铬在晶间腐蚀中的双重角色，揭示敏化现象的形成机制，并对比奥氏体钢与铁素体钢的不同特性，为您提供关键的预防策略。

不锈钢之所以能“不锈”，核心在于铬（Cr） 元素。当铬含量足够时（如奥氏体不锈钢至少16%），能在表面形成一层致密的钝化膜，保护内部金属免受腐蚀。

然而，正是这个关键的耐蚀元素，在某些条件下却会成为晶间腐蚀（IGC） 的导火索。

一、功臣变祸首：铬与碳的“致命结合”

金属材料本质上是非均质的。问题出在铬与碳的关系上：铬更容易与碳结合形成铬的碳化物（如Cr23C6）。这些碳化物本身不具备钝化能力。

当不锈钢在特定温度区间受热时（对奥氏体不锈钢而言约为425–875°C），碳会向晶界扩散聚集。此时，铬碳化物优先在碳浓度高的晶界处析出。

这导致了一个严重后果：晶界附近区域被大量消耗，形成“铬贫化区”。

二、敏化：晶间腐蚀的启动信号

当铬贫化区的铬含量低于形成钝化膜所需的最低临界值（通常为10.5%-12%）时，材料就处于“敏化”状态。

此时，材料的电化学状态发生剧变：

• 阳极（易腐蚀）： 贫铬的晶界区，面积小。

• 阴极（受保护）： 富含铬的晶粒内部，面积大。

这种“小阳极-大阴极”的 galvanic coupling（电偶耦合）效应，会驱动腐蚀电流高度集中于晶界，导致腐蚀沿晶界快速推进，深度渗透，而材料外观可能完好无损，极具隐蔽性和危险性。

三、关键差异：奥氏体钢 vs. 铁素体钢

值得注意的是，奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的敏化行为截然不同，预防措施也需区别对待：

焊接是引发敏化最常见的原因。奥氏体钢的晶间腐蚀通常发生在焊缝旁边的热影响区（HAZ）；而铁素体钢则可能发生在焊缝金属或非常靠近焊缝的区域。

四、如何预防这场“内部瓦解”？

尽管晶间腐蚀很危险，但可通过以下方法有效预防：

1. 正确的热处理（治本之策）

• 对于奥氏体钢： 进行固溶处理：加热至1050–1100°C，使碳化物溶解，随后快速淬冷，防止其再次析出。

• 对于铁素体钢： 在650–815°C下保温一段时间。利用该类钢中铬的高扩散速率，使铬重新均匀分布，修复贫铬区。

2. 选用低碳牌号（源头控制）

• 使用超低碳不锈钢（如304L、316L，碳含量≤0.03%），从源头上减少形成铬碳化物的碳源。这是预防奥氏体钢晶间腐蚀非常有效的方法。

3. 添加稳定化元素（引入“碳捕手”）

• 加入比铬更易与碳结合的元素，如钛（Ti） 或铌（Nb）。它们会优先与碳结合形成稳定碳化物，从而保护铬不被消耗。常见的稳定化牌号包括321（Ti）、347（Nb） 等。

结论：

铬赋予了不锈钢生命，而其与碳的相互作用则可能带来风险。理解铬在晶间腐蚀中的双重角色，并根据材料类型（奥氏体或铁素体）采取针对性的预防措施——尤其是严格控制碳含量、实施正确的焊后热处理和合理选材——是避免设备发生灾难性失效的关键。