Межкристаллитная коррозия (далее - МКК) — вид коррозии, при котором разрушение металла происходит преимущественно вдоль границ зерен. Это электрохимический процесс, которому могут быть подвержены ферритные, аустенитно-мартенситные, аустенитно-ферритные, аустенитные и другие классы сталей и сплавов. Заметных изменений внешнего вида металла не происходит, но при значительном развитии МКК снижаются механические свойства (прочность, пластичность, ударная вязкость), металл становится хрупким и может легко разрушаться даже при небольших нагрузках.
Основными причинами возникновения МКК являются
- выделение карбидов хрома (обеднение границ зерен):
Возникновение у стали восприимчивости к преимущественному коррозионному разрушению границ при воздействии коррозионно-активной среды связывают с возникновением на границах зерен новых фаз или сегрегаций, отличающихся по составу от среднего химического состава стали.
Существует несколько теорий, объясняющих, почему упомянутые изменения на границах зерен приводят к МКК, но наиболее полное подтверждение получила теория обеднения, согласно которой МКК возникает из-за обеднения границ зерен металла по хрому (Cr).
В аустенитных сталях при температурах 450-800 ⁰С (интервал зависит от содержания углерода в стали) происходит резкое увеличение диффузионной подвижности, а, следовательно, и скорости диффузии углерода, растворенного в твердом растворе, в то время как диффузионная подвижность хрома при этих температурах во много раз меньше. 
Углерод, находящийся в приграничных участках зерен, взаимодействует с тем хромом, который находится рядом, то есть на границах зерен. Израсходованный у границ зерен углерод пополняется, благодаря высокой скорости диффузии, запасами из тела зерна. В то же время хром из-за малой диффузионной подвижности не успевает подойти из глубины зерна к границе для образования очередного объема карбида, поэтому вновь расходуется из приграничных областей зерна, обедняя их еще сильнее. Процесс продолжится, пока сталь будет находиться в данном интервале температур. В результате зерна аустенита, на границах которых среднее содержание хрома было, например, 18%, через некоторое время будут иметь концентрацию хрома 8-9%, что недостаточно для пассивации этих участков, вследствие чего сталь теряет коррозионную стойкость. Коррозионное разрушение стали в таком сенсибилизированном состоянии будет распространяться по границам и приграничным областям.
- нарушения при термической обработке либо проведение технологических операций (сварка, штамповка, гибка и пр. ) в опасном температурном интервале.
Аустенитные коррозионностойкие стали (листовой прокат, трубы) на заводах-изготовителях подвергаются термической обработке: закалке при 1050-1150 градусов с охлаждением в воде (такую термообработку называют аустенизацией).
После аустенизации весь хром переводится в твердый раствор, и сталь не подвержена межкристаллитной коррозии. Однако при сварке конструкции вновь происходит нагрев околошовных участков основного металла, которые приобретают склонность к межкристаллитной коррозии.
- неправильный выбор структурного класса стали или системы легирования для определенной коррозионной среды.
Стойкость против межкристаллитной коррозии
Стойкость металлопродукции из коррозионно-стойких сталей и сплавов на железоникелевой основе определяется по ГОСТ 6032-2017 . В зависимости от химического состава стали и сплава и их назначения выбирают один из следующих методов испытаний на стойкость металла против МКК: АМУ, АМУФ, AM, ВУ, ДУ, В, Б.
В условных обозначениях данных методов буквы обозначают:
А, Б, В, Д — буквенное наименование методов;
М — присутствие в растворе для испытаний металлической меди;
Ф — присутствие в растворе для испытаний иона фтора;
У — ускоренные испытания.
Выбор метода испытания определяется химическим составом металла и указаниями в нормативном документе на изготовляемое оборудование.
Самыми распространенными являются методы АМ и АМУ с провоцирующим нагревом. Для проверки стойкости против МКК вырезают заготовки для последующего изготовления образцов, которые подвергают провоцирующему нагреву в печи. Окалина, образовавшаяся на поверхности, должна быть удалена химическим/электрохимическим травлением или механической обработкой. Образцы травят до полного удаления окалины, после чего тщательно промывают водой. Перед испытанием образцы маркируют ударным клеймом или электрокарандашом и обезжиривают органическими растворителями: ацетоном, этанолом и др.
Метод АМУ.
Образцы сталей выдерживают в кипящем водном растворе сернокислой меди и серной кислоты в присутствии металлической меди. Испытания проводят в стеклянной колбе (или бачках с крышками) с обратным холодильником. На дно сосуда насыпают слой медной стружки, поверх которой загружают образцы, также допускается обматывать образцы медной проволокой. Уровень раствора должен быть не менее чем на 1-1, 5 см выше поверхности образцов и слоя стружки (проволоки). Реакционный сосуд для испытания нагревают и непрерывно кипятят, не допуская нагрева холодильника. Продолжительность выдержки в кипящем растворе – (8, 00 ± 0, 25) ч, после чего образцы промывают водой и просушивают.
По окончании испытаний для обнаружения МКК образцы изгибают на угол 90⁰ ± 5⁰ по ГОСТ 14019. Осмотр изогнутых образцов проводят с помощью лупы при увеличении 7-12 крат. Отсутствие трещин на образцах, за исключением продольных трещин и трещин непосредственно на кромках, свидетельствует о стойкости стали или сплава против МКК.
Литература
- Межкристаллитная коррозия сталей: учебно-методическое пособие / Е. А. Меркушкин, В. В. Березовская, С. В. Сомина; Министерство науки и высшего образования РФ. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2020. — 72 с
- ГОСТ 6032-2017 Стали и сплавы коррозионно-стойкие. Методы испытаний на стойкость против межкристаллитной коррозии. / Редактор Е. В. Таланцева, технический редактор И. Е. Черепкова, корректор Е. Д. Дульнева, компьютерная вёрстка А. Н. Золотарёвой. — М.: Стандартинформ, 2017. — 32 с.