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、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(qing)超過鋼中(zhong)(zhong)固溶度時,鋼在(zai)凝固過程中(zhong)(zhong)會(hui)有氣(qi)泡形(xing)成。嚴重(zhong)時,會(hui)引起鋼錠(ding)上漲或(huo)連鑄坯中(zhong)(zhong)產生氣(qi)泡,較輕時氫(qing)致細小氣(qi)泡會(hui)在(zai)熱加工過程中(zhong)(zhong)延(yan)伸而(er)形(xing)成裂紋(wen)。此時進行塔(ta)形(xing)發紋(wen)檢查,常(chang)(chang)常(chang)(chang)會(hui)因發紋(wen)不(bu)合格而(er)判廢。圖9.4系鋼中(zhong)(zhong)氫(qing)量(liang)對(dui)不(bu)銹(xiu)鋼連鑄坯氣(qi)泡的(de)影響。


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   即使(shi)鋼(gang)中僅(jin)殘留(liu)少量、微細的發紋,也會引起不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的塑(su)、韌性下(xia)降,而鋼(gang)的耐疲(pi)勞性能降低尤為明顯(xian)。這(zhe)與發紋在(zai)交變應力作用(yong)下(xia)成為了疲(pi)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


   研究(jiu)氫(qing)(qing)在1Cr18Ni9Ti不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的分布(bu)表(biao)明,氫(qing)(qing)在晶(jing)界(jie)處的濃度要比晶(jing)內高3~4cm3/100g。氫(qing)(qing)在鋼(gang)內的不均勻(yun)分布(bu),使鋼(gang)晶(jing)界(jie)的塑性特(te)征(zheng)值(zhi)(δ、φ和Ak)比晶(jing)內相應的特(te)征(zheng)值(zhi)低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(qi)奧氏體不銹鋼的組織結構產生變(bian)化(hua)。


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二(er)、氧


   目前(qian)不銹鋼(gang)的(de)(de)冶煉與氧(yang)密切相關。氧(yang)化(hua)期是(shi)(shi)(shi)通過(guo)氧(yang)的(de)(de)作用(yong)把爐料中殘(can)存的(de)(de)和(he)過(guo)多的(de)(de)元素(例(li)如(ru)碳)去(qu)(qu)掉;還原(yuan)和(he)精煉過(guo)程則(ze)是(shi)(shi)(shi)將(jiang)前(qian)一(yi)階段氧(yang)化(hua)了的(de)(de)有用(yong)的(de)(de)金屬元素(例(li)如(ru)鐵(tie)、鉻等)還原(yuan)回到鋼(gang)中,最后再將(jiang)鋼(gang)中氧(yang)盡(jin)量去(qu)(qu)除;殘(can)余(yu)氧(yang)在鋼(gang)中是(shi)(shi)(shi)有害的(de)(de),而且主(zhu)要是(shi)(shi)(shi)通過(guo)氧(yang)化(hua)物夾雜的(de)(de)形式(shi)而表(biao)現出來。


   在正確的脫氧(yang)(yang)條件下,不銹鋼(gang)(gang)中的氧(yang)(yang)含(han)量(liang)應≤0.03%;對鋼(gang)(gang)的純凈度要(yao)求高的不銹鋼(gang)(gang),鋼(gang)(gang)中氧(yang)(yang)量(liang)越(yue)低越(yue)好。



三、氮


  氮在不銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)對組(zu)織(zhi)(zhi)和性(xing)能(neng)的影響(xiang)已如前述(見本書中(zhong)(zhong)合金元(yuan)素(su)對不銹(xiu)鋼組(zu)織(zhi)(zhi)和性(xing)能(neng)的影響(xiang))。




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