一、硫化(hua)物的有(you)害作用(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(yi)表明,低錳(meng)(meng)量的0Cr18Ni9其耐點蝕性(xing)能與(yu)含約2%Mo的正常(chang)錳(meng)(meng)量的0Cr17Ni14Mo2相當。國內在(zai)生產中(zhong)已(yi)采取措施,在(zai)盡量降(jiang)低18-8鉻鎳鋼中(zhong)硫(liu)量的同(tong)時,也在(zai)降(jiang)低鋼中(zhong)錳(meng)(meng)量,一般控(kong)制(zhi)在(zai)1%以(yi)下(大(da)多約0.5%)。
由于硫(liu)(liu)化(hua)物和氧(yang)化(hua)物復合(he)夾(jia)(jia)雜的(de)(de)存在,破壞了不銹(xiu)鋼(gang)基體的(de)(de)連續(xu)性(xing),經熱加工后,硫(liu)(liu)化(hua)物延伸變(bian)形(xing)(xing),而氧(yang)化(hua)物夾(jia)(jia)雜不變(bian)形(xing)(xing),夾(jia)(jia)雜兩端形(xing)(xing)成微(wei)裂,導致了應力(li)(li)集(ji)中,同時還強化(hua)了鋼(gang)的(de)(de)力(li)(li)學性(xing)能的(de)(de)方(fang)向性(xing)。所以(yi)鋼(gang)中硫(liu)(liu)化(hua)物的(de)(de)另一有害(hai)作用(yong)是降(jiang)低鋼(gang)的(de)(de)塑、韌性(xing)和抗(kang)疲(pi)勞(lao)性(xing)能,特別是橫向性(xing)能。
二、氧化物和硅酸鹽的有害(hai)作用(yong)
鋼(gang)(gang)中(zhong)夾雜物的(de)存在,破壞(huai)了不(bu)銹鋼(gang)(gang)基體(ti)的(de)連續性并導致應力集中(zhong),從而降低鋼(gang)(gang)的(de)塑(su)、韌性和抗疲勞性能,鋼(gang)(gang)中(zhong)氧化物和硅(gui)酸(suan)鹽也不(bu)例外,由于 等夾雜硬度高,難(nan)變形(xing),多呈鏈狀、串狀,一方(fang)面(mian)(mian)增強鋼(gang)(gang)的(de)力學(xue)性能的(de)方(fang)向(xiang)性,使橫(heng)向(xiang)性能惡化,另一方(fang)面(mian)(mian)使鋼(gang)(gang)的(de)切(qie)削(xue)加工性下降,而且(qie)很(hen)難(nan)拋光(guang)。
1Cr18Ni9Ti連鑄坯表面的(de)翻皮、結疤、凹凸不平以(yi)及裂紋等(deng)缺陷均(jun)與鋼(gang)中(zhong)非金屬夾雜物(wu)(wu)有關(guan),其中(zhong)主(zhu)要是 和鈦的(de)氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)與氮化(hua)物(wu)(wu)。
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(gang)中常常觀察到有以(yi)氧化物(wu)(wu)和硅酸(suan)鹽為“核心”,以(yi)各種硫化物(wu)(wu),如MnS,(Fe,Mn)S為“外殼”的復雜(za)夾(jia)雜(za)物(wu)(wu)。這(zhe)種夾(jia)雜(za)物(wu)(wu)對鋼(gang)的耐(nai)點蝕(shi)、耐(nai)縫隙腐蝕(shi)性(xing)能最(zui)為有害。
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(guo)內生(sheng)產并(bing)大(da)量出口的(de)2Cr13餐具,有(you)的(de)由(you)于使用(yong)前在(zai)運(yun)輸(shu)過程中便嚴重銹蝕而導致全(quan)部退貨。國(guo)產2Cr13和(he)進(jin)口2Cr13板材耐點蝕性的(de)對比(bi)結果(表9.3)表明:國(guo)產板材擊穿(chuan)電(dian)位很低,有(you)的(de)板材根本不能鈍(dun)化。這說(shuo)明國(guo)產材耐銹蝕性能較差。采取用(yong)硅鐵粉代替原用(yong)的(de)全(quan)鋁粉脫氧(yang)等措(cuo)施,最終2Cr13板材耐銹蝕不良問題(ti)獲得了圓滿(man)解(jie)決。
三(san)、氮化物(wu)的有害作用
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(dan)化物(wu)對鋼(gang)的(de)(de)力學性能的(de)(de)有害(hai)作用(yong),在(zai)中、高(gao)鉻鐵素體不銹鋼(gang)中最(zui)為明(ming)(ming)顯。圖9.6系氮(dan)化物(wu)對高(gao)純00Cr18Mo2(0.001%~0.002%C)不銹鋼(gang)脆性轉變溫度(du)的(de)(de)影響。可以看出,隨鋼(gang)中氮(dan)化物(wu)(TiN,NbN,AIN等)的(de)(de)增加,鋼(gang)的(de)(de)脆性轉變溫度(du)明(ming)(ming)顯上(shang)升。研究表(biao)明(ming)(ming),呈幾(ji)何形狀存在(zai)的(de)(de)氮(dan)化物(wu)是導致(zhi)00Cr18Mo2鋼(gang)脆性穿晶斷裂的(de)(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)銹鋼中的非金(jin)屬夾(jia)(jia)雜物常常是各類夾(jia)(jia)雜物共存。因此,對鋼的有(you)害作用也(ye)經常是各類夾(jia)(jia)雜物綜合作用的結果(guo)。圖9.7便是非金(jin)屬夾(jia)(jia)雜物對一種超(chao)低碳、含氮的鉻鎳奧(ao)氏體不(bu)銹鋼的沖擊韌(ren)性的影響(xiang)。顯然,夾(jia)(jia)雜物增加,鋼的沖擊韌(ren)性顯著下(xia)降(jiang)。