خوردگی مرزدانه ای یکی از انواع خوردگی موضعی است. مرزدانه نسبت به خود دانه از سطح انرژی بالاتری برخوردار بوده و در نتیجه از نظر شیمیایی فعال تر و نسبت به خوردگی حساس تر است. در این حالت مواد موجود در مرزدانه ها نقش آند را بازی کرده (با سطحی کم تر) و خود دانه ها (با سطح وسیع تر) به عنوان کاتد عمل می نماید.

در خوردگی مرزدانه ای حملات در مرزدانه ها متمرکز شده و همراه با خوردگی نسبتا جزئی دانه ها باعث جدا شدن دانه ها از یکدیگر می شود که سرانجام استحکام و قابلیت انعطاف پذیری و شکل پذیری فلز کم می شود.

مهم ترین علل ایجاد خوردگی مرزدانه ای را می توان تجمع ناخالصی ها در مرز دانه ی فلز، تخلیه ی مرز از برخی عناصر آلیاژی دانست.

به منظور درک بیش تر خوردگی مرزدانه ای به مثال های زیر توجه نمایید:

1. تخلیه ی مرزدانه های فولاد زنگ نزن از عنصر آلیاژی کروم، شرایط ته نشینی کاربید کروم(Cr23C6) را در مرزها تسهیل نموده و بدین ترتیب مرزها را برای خوردگی مرزدانه ای مستعد می نماید.
2. جدا شدن روی در آلیاژهای برنج در مناطق مرزی، موجب تشدید خوردگی مرزها می گردد.

فولادهای زنگ نزن دارای درصد کروم بالایی هستند. در این نوع فولادها، فلز کروم با تشکیل لایه ای محافظ از خوردگی باقی فلز جلوگیری می نماید، اما در مرزدانه ها ممکن است کربن با کروم تشکیل کاربید کروم دهد. رسوب کاربید کروم در مرزدانه باعث فقیر شدن کروم اطراف مرزدانه می شود. در صورتی که این ته نشینی و تهی سازی نسبتا پیوسته باشد فولاد زنگ نزن را نسبت به خوردگی بین دانه ای مستعد می سازد. در این صورت حمله ی خوردگی از مرزدانه شروع و ادامه خواهد یافت.

خوردگی بین دانه ای سبب کاهش میزان توانایی فلز یا آلیاژ، برای تغییر شکل پلاستیکی قبل از شکست می شود. این نوع خوردگی در حالت های شدیدتر، خواص کششی فلز را نیز به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد.

خوردگی مرزدانه ای به دو صورت زیر می باشد:

پوسیدگی خط جوش

یکی از مشکلات جوشکاری فولادهای زنگ نزن که اکثرا در حین عملیات جوشکاری با آن مواجه می شویم، خوردگی بین دانه ای است که این نوع خوردگی بیش تر در منطقه متاثر از حرارت و منطقه ی جوش اتفاق می افتد و این امر باعث خسارات زیادی شده است.

هنگامی که فولاد زنگ نزن 8-18 در یک بازه زمانی در محدوده ی دمای 950-450 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود، کاربید کروم در مرزدانه رسوب می کند و به این ترتیب مرزدانه ها از کروم تهی می شوند. این پدیده باعث حساس شدن فولاد زنگ نزن می گردد.

تخریب و صدمات وارده به سازه های فولادی جوشکاری شده، در راستای خط جوش و نزدیک به آن را پوسیدگی خط جوش می نامند.

روش های جلوگیری از حساس شدن فولادهای آستنیتی

الف) کاهش کربن موجود در فولاد به کم تر از 0.03 درصد، این کار باعث می شود تا کاربید کافی برای به وجود آمدن خوردگی بین دانه ای به وجود نیاید.

ب) با استفاده از منحنی های حساس سازی دما-زمان، می توان از حساس شدن جلوگیری و تاثیر میزان کربن را روی این پدیده مشاهده نمود. مقدار کربن می تواند بر درجه ی حساس سازی تاثیر گذار باشد. حساس سازی در فولاد زنگ نزن 304 با افزایش مقدار کربن آن خیلی سریع تر رخ می دهد. بررسی ها نشان می دهد که تحت یک انرژی و سرعت جوشکاری معین، پوسیدگی جوش در فولاد زنگ نزن 304 با افزایش مقدار کربن افزایش می یابد.

ج) استفاده از فولادهای پایدار. این گونه فولادهای زنگ نزن حاوی تیتانیوم و یا نیوبیوم بوده که میل ترکیب با کربن دارند و به آسانی کاربید تشکییل می دهند، این موضوع باعث می شود حتی وقتی در مدت طولانی در معرض دمای حساس شدن قرار بگیرند، کروم در حلال باقی بماند، و شکل گیری کاربیدهای مرزدانه غنی از کروم را به حداقل می رسانند.

تنها راه حل اصلاح فولادهای زنگ نزن آستنیتی حساس شده، عملیات تابکاری آن ها می باشد.

خوردگی شیار چاقویی

اگرچه فولادهای زنگ نزن آستنیتی پایدار به پوسیدگی جوش حساس نیستند، ولی آن ها می توانند به نوع متفاوتی از حمله خوردگی بین دانه ای که خوردگی چاقویی نامیده می شود، حساس باشد. مانند پوسیدگی جوش، خوردگی شیار چاقویی نیز به وسیله رسوب کاربیدی کروم در مرزدانه ها رخ می دهد. این نوع خوردگی با پوسیدگی جوش متفاوت است. این تفاوت عبارت است از:

• خوردگی شیار چاقویی در منطقه باریک خیلی نزدیک به فلز جوش رخ می دهد.
• خوردگی شیار چاقویی در فولادهای زنگ نزن پایدار رخ می دهد.

روش های پیشگیری از خوردگی شیار چاقویی

الف) عملیات حرارتی پس از جوشکاری در محدوده درجه حرارت 1000 تا 1100 درجه سانتی گراد سبب حل شدن کاربید کروم می شود.

ب) استفاده از فولادهای آلیاژی کم کربن، احتمال رسوب کاربید کروم را کاهش می دهد.

ج) گاهی اوقات با اصلاح روش یا برنامه جوشکاری می توان از حمله شیار چاقویی جلوگیری کرد.