長期以來,鋼中氫、氧、氮被人們認為是有害的氣體。但是,就目前所知,在不銹鋼中氫、氧有害,但氮在一些不銹鋼中的有益作用則遠遠大于它的不利影響(見合金元素對不銹鋼組織和性能的影響)。
一(yi)、氫
氫在不銹鋼中有幾個和十幾個ppm(10-6)的固溶度,而且在奧氏體鋼中的固溶度要大于在鐵素體鋼中的。
當氫超過鋼(gang)(gang)中固溶度時(shi)(shi)(shi),鋼(gang)(gang)在(zai)凝(ning)固過程中會有氣泡(pao)(pao)形(xing)成(cheng)。嚴重時(shi)(shi)(shi),會引起鋼(gang)(gang)錠上漲(zhang)或連鑄坯中產生氣泡(pao)(pao),較輕(qing)時(shi)(shi)(shi)氫致細小氣泡(pao)(pao)會在(zai)熱加工過程中延(yan)伸(shen)而形(xing)成(cheng)裂(lie)紋(wen)(wen)。此時(shi)(shi)(shi)進(jin)行塔(ta)形(xing)發紋(wen)(wen)檢查,常(chang)常(chang)會因發紋(wen)(wen)不(bu)合格而判(pan)廢。圖(tu)9.4系鋼(gang)(gang)中氫量對(dui)不(bu)銹鋼(gang)(gang)連鑄坯氣泡(pao)(pao)的影響(xiang)。

即使鋼(gang)中僅殘(can)留少量(liang)、微細(xi)的(de)(de)發紋,也(ye)會引(yin)起不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)塑、韌性(xing)(xing)下降,而鋼(gang)的(de)(de)耐疲勞性(xing)(xing)能降低(di)尤為(wei)明(ming)顯。這與(yu)發紋在交變應力(li)作用下成為(wei)了疲勞源有關。
為使連鑄板坯不產生氫致氣泡,有的生產廠提出鐵素體鉻不銹鋼[H]≤6×10-6,鉻鎳奧氏體鋼。但有的廠家提出,在不銹鋼小方坯連鑄中,希望鋼中[H]≤2×10-6 或 ≤3×10-6 。
研(yan)究氫(qing)在1Cr18Ni9Ti不銹鋼中的分布表明,氫(qing)在晶(jing)(jing)界處的濃度要比晶(jing)(jing)內高3~4cm3/100g。氫(qing)在鋼內的不均勻分布,使(shi)鋼晶(jing)(jing)界的塑性特征(zheng)值(δ、φ和Ak)比晶(jing)(jing)內相(xiang)應的特征(zheng)值低(di)20%~25%。
氫對Fe-Cr 合金電位影響的研究表明(圖9.5),鋼中含氫后,Fe-Cr合金的電位下降,說明合金的耐腐蝕能力降低。實驗和曲線表明:在介質中有微量H2S存在的條件下,傳統馬氏體不銹鋼易產生氫脆(SCC);而超級馬氏體不銹鋼只能在含有極低量H2S的油氣井條件下使用。
氫還可引起奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)的(de)組織結構產(chan)生變化。

二、氧
目前不銹(xiu)鋼的(de)冶煉與氧(yang)(yang)密(mi)切相關(guan)。氧(yang)(yang)化期是通過(guo)氧(yang)(yang)的(de)作用(yong)(yong)把爐料中殘存(cun)的(de)和(he)過(guo)多的(de)元素(su)(例(li)如(ru)碳)去掉;還(huan)原(yuan)和(he)精煉過(guo)程則是將(jiang)前一階(jie)段氧(yang)(yang)化了的(de)有用(yong)(yong)的(de)金(jin)屬(shu)元素(su)(例(li)如(ru)鐵、鉻等)還(huan)原(yuan)回到(dao)鋼中,最后再(zai)將(jiang)鋼中氧(yang)(yang)盡量去除;殘余氧(yang)(yang)在鋼中是有害(hai)的(de),而且主要是通過(guo)氧(yang)(yang)化物夾雜的(de)形式而表現出(chu)來。
在正確的脫氧(yang)(yang)條件(jian)下,不(bu)銹鋼(gang)(gang)中的氧(yang)(yang)含(han)量(liang)應≤0.03%;對鋼(gang)(gang)的純凈(jing)度要求高的不(bu)銹鋼(gang)(gang),鋼(gang)(gang)中氧(yang)(yang)量(liang)越(yue)低越(yue)好。
三(san)、氮(dan)
氮在不銹鋼(gang)中對(dui)(dui)組(zu)織和性(xing)能(neng)的影(ying)響已如前(qian)述(見本書(shu)中合(he)金(jin)元素對(dui)(dui)不銹鋼(gang)組(zu)織和性(xing)能(neng)的影(ying)響)。

