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(jiu)已表(biao)明,低(di)錳量(liang)的(de)0Cr18Ni9其耐(nai)點蝕性能與含約(yue)2%Mo的(de)正常錳量(liang)的(de)0Cr17Ni14Mo2相當(dang)。國內在生產中(zhong)已采取措施,在盡量(liang)降低(di)18-8鉻鎳鋼中(zhong)硫量(liang)的(de)同(tong)時,也在降低(di)鋼中(zhong)錳量(liang),一般控制在1%以下(大(da)多約(yue)0.5%)。
由于硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)和(he)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)復合夾雜的(de)存在,破壞了(le)不銹(xiu)鋼基體的(de)連續性,經熱加(jia)工后(hou),硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)延伸變形,而氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)夾雜不變形,夾雜兩端形成(cheng)微(wei)裂,導致了(le)應力(li)集中,同時還強化(hua)(hua)(hua)了(le)鋼的(de)力(li)學性能的(de)方向(xiang)性。所以鋼中硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)另(ling)一有害(hai)作用是降低鋼的(de)塑、韌性和(he)抗疲(pi)勞性能,特別是橫向(xiang)性能。
二(er)、氧化物(wu)和硅酸鹽的有害作用
鋼(gang)中(zhong)夾(jia)雜物的存在,破壞了不銹(xiu)鋼(gang)基體的連續性(xing)并導致應力(li)集中(zhong),從(cong)而降(jiang)低(di)鋼(gang)的塑、韌性(xing)和(he)(he)抗疲勞(lao)性(xing)能,鋼(gang)中(zhong)氧化物和(he)(he)硅酸鹽也(ye)不例(li)外,由于 等夾(jia)雜硬度高,難(nan)變形,多呈鏈狀、串狀,一(yi)方(fang)面(mian)增(zeng)強鋼(gang)的力(li)學性(xing)能的方(fang)向性(xing),使橫向性(xing)能惡化,另一(yi)方(fang)面(mian)使鋼(gang)的切削加工性(xing)下降(jiang),而且很難(nan)拋光。
1Cr18Ni9Ti連鑄(zhu)坯表面的翻皮、結疤(ba)、凹凸不平以(yi)及裂紋等缺陷(xian)均與鋼中非金(jin)屬夾雜物有關,其中主要是 和鈦的氧化(hua)物與氮化(hua)物。
一些鋼廠1Cr18Ni9Ti不銹鋼(gang)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)。
不銹鋼(gang)(gang)中常常觀察到有以(yi)(yi)氧(yang)化物(wu)和硅酸鹽為(wei)(wei)“核心”,以(yi)(yi)各種(zhong)硫化物(wu),如(ru)MnS,(Fe,Mn)S為(wei)(wei)“外殼”的(de)復雜(za)夾雜(za)物(wu)。這種(zhong)夾雜(za)物(wu)對鋼(gang)(gang)的(de)耐(nai)點蝕、耐(nai)縫隙腐(fu)蝕性能最為(wei)(wei)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(chan)并(bing)大量出口的(de)2Cr13餐具,有的(de)由于使用前在運輸過程中便嚴重(zhong)銹蝕(shi)而導致全部退(tui)貨(huo)。國(guo)產(chan)2Cr13和(he)進口2Cr13板(ban)材(cai)(cai)(cai)耐點蝕(shi)性的(de)對比結果(guo)(表9.3)表明:國(guo)產(chan)板(ban)材(cai)(cai)(cai)擊穿電(dian)位(wei)很低,有的(de)板(ban)材(cai)(cai)(cai)根本不(bu)能(neng)鈍化(hua)。這說明國(guo)產(chan)材(cai)(cai)(cai)耐銹蝕(shi)性能(neng)較差。采取用硅鐵粉代(dai)替原用的(de)全鋁(lv)粉脫氧(yang)等措施,最終2Cr13板(ban)材(cai)(cai)(cai)耐銹蝕(shi)不(bu)良問題獲(huo)得了圓滿解決(jue)。
三(san)、氮化(hua)物的有害作用(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。
氮化物(wu)(wu)對鋼的(de)力學性(xing)能(neng)的(de)有害作用,在中、高鉻鐵素體不銹鋼中最為明(ming)顯(xian)。圖9.6系氮化物(wu)(wu)對高純(chun)00Cr18Mo2(0.001%~0.002%C)不銹鋼脆(cui)性(xing)轉變溫度的(de)影響。可以看出,隨鋼中氮化物(wu)(wu)(TiN,NbN,AIN等)的(de)增加,鋼的(de)脆(cui)性(xing)轉變溫度明(ming)顯(xian)上升。研究表明(ming),呈(cheng)幾何形狀存(cun)在的(de)氮化物(wu)(wu)是導致00Cr18Mo2鋼脆(cui)性(xing)穿(chuan)晶斷裂(lie)的(de)裂(lie)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。
不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中的(de)非金屬夾(jia)雜(za)(za)(za)物(wu)常(chang)常(chang)是(shi)各類夾(jia)雜(za)(za)(za)物(wu)共(gong)存。因(yin)此,對(dui)鋼(gang)(gang)的(de)有害(hai)作(zuo)用也經常(chang)是(shi)各類夾(jia)雜(za)(za)(za)物(wu)綜合作(zuo)用的(de)結果。圖9.7便(bian)是(shi)非金屬夾(jia)雜(za)(za)(za)物(wu)對(dui)一種超低碳、含氮的(de)鉻鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)沖擊韌性的(de)影響。顯然,夾(jia)雜(za)(za)(za)物(wu)增加,鋼(gang)(gang)的(de)沖擊韌性顯著(zhu)下降。