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(gang)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。


   當氫超過(guo)鋼(gang)中固溶度時(shi),鋼(gang)在凝固過(guo)程中會(hui)有氣泡(pao)(pao)形(xing)(xing)成。嚴重(zhong)時(shi),會(hui)引起鋼(gang)錠上漲或連(lian)鑄坯中產生氣泡(pao)(pao),較輕時(shi)氫致細小氣泡(pao)(pao)會(hui)在熱加工(gong)過(guo)程中延(yan)伸而形(xing)(xing)成裂紋(wen)。此時(shi)進(jin)行(xing)塔形(xing)(xing)發紋(wen)檢(jian)查,常(chang)常(chang)會(hui)因發紋(wen)不(bu)合(he)格而判廢。圖9.4系(xi)鋼(gang)中氫量(liang)對(dui)不(bu)銹鋼(gang)連(lian)鑄坯氣泡(pao)(pao)的影響。


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   即使鋼中僅殘留少量、微細(xi)的(de)發(fa)紋(wen),也會引(yin)起(qi)不銹(xiu)鋼的(de)塑、韌性下降(jiang)(jiang),而鋼的(de)耐疲勞性能降(jiang)(jiang)低尤為明顯。這與發(fa)紋(wen)在交變應(ying)力作用下成為了疲勞源有關。


   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


   研究(jiu)氫(qing)(qing)在(zai)(zai)1Cr18Ni9Ti不銹鋼中的分(fen)(fen)布(bu)表明,氫(qing)(qing)在(zai)(zai)晶(jing)界處的濃(nong)度要比晶(jing)內高3~4cm3/100g。氫(qing)(qing)在(zai)(zai)鋼內的不均勻分(fen)(fen)布(bu),使鋼晶(jing)界的塑(su)性特征(zheng)值(δ、φ和(he)Ak)比晶(jing)內相應的特征(zheng)值低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。


   氫還可引起奧氏體不(bu)銹鋼(gang)的(de)組織結(jie)構產生(sheng)變化。


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二(er)、氧


   目前不銹鋼的(de)冶(ye)煉與氧密(mi)切相關。氧化(hua)期是(shi)通過氧的(de)作用把爐料中(zhong)殘(can)存的(de)和過多的(de)元(yuan)素(su)(例(li)如(ru)碳)去掉;還原和精煉過程則是(shi)將前一階段氧化(hua)了(le)的(de)有用的(de)金屬元(yuan)素(su)(例(li)如(ru)鐵、鉻等)還原回到鋼中(zhong),最后再將鋼中(zhong)氧盡(jin)量去除;殘(can)余(yu)氧在鋼中(zhong)是(shi)有害的(de),而且(qie)主要(yao)是(shi)通過氧化(hua)物夾雜的(de)形式而表(biao)現出來。


   在正(zheng)確的(de)(de)脫(tuo)氧(yang)條(tiao)件下,不(bu)(bu)銹鋼(gang)中的(de)(de)氧(yang)含(han)量應≤0.03%;對鋼(gang)的(de)(de)純凈度要求(qiu)高的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang),鋼(gang)中氧(yang)量越低越好。



三、氮


  氮(dan)在不銹鋼(gang)中對組織(zhi)和(he)性(xing)能的影響已如前述(見(jian)本書(shu)中合金(jin)元(yuan)素對不銹鋼(gang)組織(zhi)和(he)性(xing)能的影響)。




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