一、硫(liu)化物的有(you)害(hai)作用(yong)
不銹鋼中的硫化物夾雜主要是MnS。由于MnS極易溶于含Cl-的水中,它的有害作用主要是降低不銹鋼的耐蝕性,特別是降低耐點蝕和耐縫隙腐蝕性能,而且與鋼中錳含量有關。
國外已開始生產低錳量(≤0.3%)的06Cr17Ni12Mo2(316)和022Cr17Ni12Mo2(316L)。對醫療用00Cr18Ni14Mo2(316L)則要求鋼中硫量從≤0.01%降到≤0.003%或≤0.004%,以滿足ASTM F138標準的要求。
研究已表明,低(di)錳量的(de)0Cr18Ni9其耐點蝕性能與含(han)約2%Mo的(de)正常錳量的(de)0Cr17Ni14Mo2相當。國內在(zai)生產中已采取(qu)措施,在(zai)盡(jin)量降低(di)18-8鉻(ge)鎳鋼中硫量的(de)同時,也在(zai)降低(di)鋼中錳量,一般控制在(zai)1%以(yi)下(大多約0.5%)。
由(you)于硫(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)和氧化(hua)(hua)物(wu)復合(he)夾(jia)雜的存在,破壞(huai)了不銹鋼(gang)(gang)基體的連續性(xing)(xing)(xing),經熱加工后,硫(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)延伸變形,而氧化(hua)(hua)物(wu)夾(jia)雜不變形,夾(jia)雜兩端(duan)形成(cheng)微裂,導致了應力(li)集中(zhong)(zhong),同時還強化(hua)(hua)了鋼(gang)(gang)的力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的方向(xiang)性(xing)(xing)(xing)。所以(yi)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)的另一有害作(zuo)用是(shi)降低鋼(gang)(gang)的塑(su)、韌性(xing)(xing)(xing)和抗疲勞(lao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),特別是(shi)橫向(xiang)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。
二、氧化物和(he)硅酸鹽的(de)有害作(zuo)用
鋼中夾雜(za)物的(de)存在,破壞了不銹鋼基(ji)體的(de)連(lian)續性(xing)(xing)并導致應力(li)集中,從(cong)而降低(di)鋼的(de)塑、韌(ren)性(xing)(xing)和(he)(he)抗疲勞性(xing)(xing)能,鋼中氧化物和(he)(he)硅酸鹽(yan)也不例外(wai),由(you)于(yu) 等夾雜(za)硬(ying)度(du)高(gao),難變(bian)形(xing),多(duo)呈鏈狀、串狀,一方面(mian)增強鋼的(de)力(li)學性(xing)(xing)能的(de)方向(xiang)性(xing)(xing),使橫向(xiang)性(xing)(xing)能惡化,另一方面(mian)使鋼的(de)切削加(jia)工性(xing)(xing)下降,而且很難拋(pao)光。
1Cr18Ni9Ti連鑄坯表面(mian)的翻皮、結(jie)疤、凹凸不(bu)平(ping)以及裂紋等缺陷均(jun)與鋼中非金屬夾雜物有(you)關,其中主要(yao)是(shi) 和(he)鈦的氧化物與氮化物。
一些鋼廠1Cr18Ni9Ti不銹鋼管內表面翹皮和外表面螺旋形裂紋等缺陷也常常與鋼中氧化物、硅酸鹽和氮化物有關(試驗用鋼α相很低,為一級)。
不銹鋼中常常觀察(cha)到有以(yi)(yi)氧化物(wu)和(he)硅酸鹽為“核心”,以(yi)(yi)各種硫化物(wu),如MnS,(Fe,Mn)S為“外殼”的(de)復雜夾雜物(wu)。這種夾雜物(wu)對鋼的(de)耐點蝕、耐縫(feng)隙腐蝕性能最為有害(hai)。
國外對經退火、酸洗和表面精加工的06Cr19Ni10(304)不銹鋼冷軋表面的大量發紋進行了分析,結果表明:這些發紋是由于鋼中CaO和MnO的硅酸鹽經熱軋、冷軋后變形、伸長,再經酸洗,夾雜物脫落,最后經精加工便以發紋形態顯露了出來。
國內生產并(bing)大量出口的(de)2Cr13餐具,有(you)(you)的(de)由于使用前在運輸過(guo)程中便嚴重銹(xiu)蝕(shi)而導致全部退貨。國產2Cr13和進口2Cr13板材耐(nai)點蝕(shi)性的(de)對比結果(表(biao)9.3)表(biao)明:國產板材擊穿電位很(hen)低,有(you)(you)的(de)板材根本(ben)不能(neng)鈍化。這說明國產材耐(nai)銹(xiu)蝕(shi)性能(neng)較差(cha)。采取(qu)用硅(gui)鐵(tie)粉代替原(yuan)用的(de)全鋁粉脫氧(yang)等措施,最(zui)終2Cr13板材耐(nai)銹(xiu)蝕(shi)不良問(wen)題獲得了圓滿解決。
三、氮化物(wu)的有害作用(yong)
由于不銹鋼中的氮化物夾雜硬度高,不易變形,在鋼材中又多成群分布,所以對鋼的不利影響與Al2O3、SiO2等氧化物夾雜相當類似。如降低鋼的橫向性能、抗疲勞性能和拋光性能等。
氮(dan)化物對(dui)(dui)鋼(gang)的(de)力學(xue)性(xing)(xing)能的(de)有(you)害作用,在中、高(gao)鉻鐵(tie)素體不銹鋼(gang)中最為明(ming)顯。圖9.6系氮(dan)化物對(dui)(dui)高(gao)純(chun)00Cr18Mo2(0.001%~0.002%C)不銹鋼(gang)脆(cui)性(xing)(xing)轉變(bian)溫度的(de)影響。可以(yi)看出,隨(sui)鋼(gang)中氮(dan)化物(TiN,NbN,AIN等)的(de)增(zeng)加,鋼(gang)的(de)脆(cui)性(xing)(xing)轉變(bian)溫度明(ming)顯上(shang)升(sheng)。研究表明(ming),呈(cheng)幾何(he)形(xing)狀存在的(de)氮(dan)化物是(shi)導致(zhi)00Cr18Mo2鋼(gang)脆(cui)性(xing)(xing)穿晶斷(duan)裂的(de)裂紋源。
在含鈦的不銹鋼(1Cr18Ni9Ti,06Cr18Ni11Ti等)中,由于氮可與鈦形成TiN、Ti(C,N),以及鋼液中TiO2、Al2O3等的存在,常常使連鑄坯表面缺陷增加,鑄坯內部純凈度也降低。不僅增加鑄坯的修磨量和金屬的消耗,而且使鋼材成品質量下降。
不(bu)銹鋼(gang)(gang)中的(de)非金屬夾(jia)(jia)雜物(wu)常常是(shi)各(ge)類夾(jia)(jia)雜物(wu)共存(cun)。因(yin)此,對鋼(gang)(gang)的(de)有害作用也經常是(shi)各(ge)類夾(jia)(jia)雜物(wu)綜合作用的(de)結果。圖9.7便是(shi)非金屬夾(jia)(jia)雜物(wu)對一種(zhong)超低碳、含氮(dan)的(de)鉻鎳(nie)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)沖擊(ji)韌性的(de)影響。顯然,夾(jia)(jia)雜物(wu)增(zeng)加,鋼(gang)(gang)的(de)沖擊(ji)韌性顯著(zhu)下降。