一、硫化物的有害作用
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(gang)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(biao)明,低錳量的0Cr18Ni9其(qi)耐點蝕性能與含(han)約2%Mo的正常(chang)錳量的0Cr17Ni14Mo2相當(dang)。國內在(zai)生產中已采(cai)取措(cuo)施,在(zai)盡量降低18-8鉻鎳鋼(gang)中硫(liu)量的同(tong)時,也在(zai)降低鋼(gang)中錳量,一般控制在(zai)1%以下(xia)(大多(duo)約0.5%)。
由于(yu)硫化(hua)(hua)物(wu)(wu)和(he)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)復合夾(jia)雜的(de)存在,破壞了不(bu)銹(xiu)鋼(gang)基(ji)體的(de)連續性(xing),經熱(re)加工后,硫化(hua)(hua)物(wu)(wu)延(yan)伸變形(xing),而氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)夾(jia)雜不(bu)變形(xing),夾(jia)雜兩端形(xing)成微裂,導致了應力集(ji)中,同時還強化(hua)(hua)了鋼(gang)的(de)力學性(xing)能(neng)的(de)方向(xiang)性(xing)。所以鋼(gang)中硫化(hua)(hua)物(wu)(wu)的(de)另一(yi)有(you)害作用是降低鋼(gang)的(de)塑(su)、韌(ren)性(xing)和(he)抗疲勞性(xing)能(neng),特別是橫(heng)向(xiang)性(xing)能(neng)。
二、氧化物(wu)和(he)硅(gui)酸鹽的(de)有害作用
鋼中(zhong)夾雜物(wu)的(de)(de)存在,破壞了不銹鋼基體的(de)(de)連(lian)續性(xing)(xing)(xing)(xing)并(bing)導致應(ying)力(li)集中(zhong),從(cong)而降(jiang)(jiang)低(di)鋼的(de)(de)塑、韌性(xing)(xing)(xing)(xing)和抗疲勞(lao)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),鋼中(zhong)氧(yang)化物(wu)和硅酸鹽也不例外,由于 等(deng)夾雜硬(ying)度高,難變形(xing),多呈鏈狀、串狀,一方面增(zeng)強鋼的(de)(de)力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)方向性(xing)(xing)(xing)(xing),使橫(heng)向性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)惡(e)化,另一方面使鋼的(de)(de)切削加(jia)工性(xing)(xing)(xing)(xing)下降(jiang)(jiang),而且很難拋(pao)光。
1Cr18Ni9Ti連鑄(zhu)坯(pi)表面的翻(fan)皮、結疤、凹凸不平以及裂紋(wen)等(deng)缺(que)陷均與(yu)(yu)鋼中(zhong)非(fei)金屬夾雜物有關,其中(zhong)主要是(shi) 和鈦(tai)的氧化物與(yu)(yu)氮化物。
一些鋼廠1Cr18Ni9Ti不銹鋼管(guan)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(xiu)鋼中常常觀察到有(you)以(yi)氧化物(wu)和硅酸鹽為“核心”,以(yi)各種硫化物(wu),如MnS,(Fe,Mn)S為“外殼”的復雜(za)夾雜(za)物(wu)。這種夾雜(za)物(wu)對鋼的耐點蝕、耐縫隙(xi)腐蝕性能最為有(you)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(chan)并大量出口(kou)的2Cr13餐具,有的由于使用前在運輸過程中便嚴重銹蝕而導致全部退貨(huo)。國產(chan)2Cr13和(he)進口(kou)2Cr13板材(cai)耐(nai)(nai)點(dian)蝕性(xing)的對比結(jie)果(guo)(表9.3)表明:國產(chan)板材(cai)擊穿(chuan)電(dian)位很低,有的板材(cai)根本不(bu)能(neng)鈍(dun)化。這說明國產(chan)材(cai)耐(nai)(nai)銹蝕性(xing)能(neng)較(jiao)差(cha)。采(cai)取(qu)用硅(gui)鐵粉代替原用的全鋁粉脫氧等措施,最(zui)終2Cr13板材(cai)耐(nai)(nai)銹蝕不(bu)良問題獲得了圓滿解決(jue)。
三、氮化物的有害作(zuo)用
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。
氮化(hua)物對鋼(gang)的(de)力學性能的(de)有害作(zuo)用,在中(zhong)、高鉻鐵素體不銹鋼(gang)中(zhong)最為明顯。圖9.6系氮化(hua)物對高純00Cr18Mo2(0.001%~0.002%C)不銹鋼(gang)脆(cui)性轉變(bian)溫度(du)的(de)影(ying)響。可以看出,隨鋼(gang)中(zhong)氮化(hua)物(TiN,NbN,AIN等)的(de)增加,鋼(gang)的(de)脆(cui)性轉變(bian)溫度(du)明顯上升。研究表明,呈幾何形狀存在的(de)氮化(hua)物是導致(zhi)00Cr18Mo2鋼(gang)脆(cui)性穿晶斷(duan)裂的(de)裂紋(wen)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)銹鋼中的非金屬(shu)夾(jia)(jia)雜物常常是(shi)各(ge)類(lei)(lei)夾(jia)(jia)雜物共存。因此,對鋼的有害(hai)作(zuo)用也經常是(shi)各(ge)類(lei)(lei)夾(jia)(jia)雜物綜合作(zuo)用的結果。圖9.7便是(shi)非金屬(shu)夾(jia)(jia)雜物對一(yi)種超低(di)碳、含氮的鉻鎳奧氏體不(bu)銹鋼的沖擊韌(ren)(ren)性的影(ying)響。顯然,夾(jia)(jia)雜物增加,鋼的沖擊韌(ren)(ren)性顯著下降。