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。


   當氫超過(guo)鋼(gang)中(zhong)(zhong)固(gu)(gu)溶度時(shi)(shi),鋼(gang)在(zai)凝固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)會有氣(qi)泡(pao)(pao)形成。嚴重(zhong)時(shi)(shi),會引起鋼(gang)錠上漲或連(lian)鑄坯中(zhong)(zhong)產(chan)生氣(qi)泡(pao)(pao),較輕時(shi)(shi)氫致(zhi)細小氣(qi)泡(pao)(pao)會在(zai)熱加(jia)工過(guo)程中(zhong)(zhong)延伸(shen)而形成裂紋(wen)。此時(shi)(shi)進行塔(ta)形發紋(wen)檢查,常常會因發紋(wen)不合(he)格而判廢。圖9.4系鋼(gang)中(zhong)(zhong)氫量對不銹鋼(gang)連(lian)鑄坯氣(qi)泡(pao)(pao)的影響。


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   即使(shi)鋼(gang)中僅殘留少量、微(wei)細的發紋,也會引起(qi)不銹(xiu)鋼(gang)的塑、韌(ren)性(xing)(xing)下(xia)降,而(er)鋼(gang)的耐疲勞性(xing)(xing)能降低尤(you)為明顯(xian)。這與發紋在交變應力作用(yong)下(xia)成為了(le)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


   研究氫在(zai)1Cr18Ni9Ti不銹鋼中的分(fen)布表明,氫在(zai)晶(jing)(jing)界處的濃度(du)要比晶(jing)(jing)內高3~4cm3/100g。氫在(zai)鋼內的不均勻(yun)分(fen)布,使鋼晶(jing)(jing)界的塑性(xing)特征值(δ、φ和Ak)比晶(jing)(jing)內相(xiang)應(ying)的特征值低(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)氏體不(bu)銹鋼的組織結構(gou)產(chan)生變(bian)化。


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二、氧


   目(mu)前(qian)不銹鋼(gang)的(de)冶煉與氧密(mi)切(qie)相關。氧化(hua)期是(shi)通(tong)過氧的(de)作用(yong)(yong)把爐(lu)料中(zhong)殘存的(de)和過多的(de)元(yuan)素(例如碳)去(qu)掉;還原和精煉過程則是(shi)將前(qian)一階段氧化(hua)了的(de)有用(yong)(yong)的(de)金屬元(yuan)素(例如鐵、鉻等)還原回到鋼(gang)中(zhong),最后再將鋼(gang)中(zhong)氧盡(jin)量去(qu)除;殘余氧在鋼(gang)中(zhong)是(shi)有害的(de),而且主要是(shi)通(tong)過氧化(hua)物夾雜的(de)形式而表(biao)現出來。


   在正確(que)的(de)脫氧(yang)(yang)條件下,不(bu)銹鋼中(zhong)的(de)氧(yang)(yang)含量應≤0.03%;對鋼的(de)純凈度要求高(gao)的(de)不(bu)銹鋼,鋼中(zhong)氧(yang)(yang)量越低越好。



三、氮


  氮在不銹鋼中對(dui)組織和性能的影(ying)響已(yi)如前述(見本(ben)書中合金元素對(dui)不銹鋼組織和性能的影(ying)響)。




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