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。


   當氫超過鋼中固溶度時,鋼在凝固過程中會有氣泡形成。嚴重時,會引起鋼錠上漲或連鑄坯中產生氣泡,較輕時氫致細小氣泡會在熱加工過程中延伸而形成裂紋。此時進行塔形發紋檢查,常常會因發紋不合格而判廢。圖9.4系鋼中氫量對不銹鋼連鑄坯氣泡的影響。


4.jpg


   即使鋼中僅殘留少量、微細的發紋,也會引起不銹鋼的塑、韌性下降,而鋼的耐疲勞性能降低尤為明顯。這與發紋在交變應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 。


   研究氫在1Cr18Ni9Ti不銹鋼中的分布表明,氫在晶界處的濃度要比晶內高3~4cm3/100g。氫在鋼內的不均勻分布,使鋼晶界的塑性特征值(δ、φ和Ak)比晶內相應的特征值低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銹鋼的組織結構產生變化。


5.jpg


二、氧


   目前不銹鋼的冶煉與氧密切相關。氧化期是通過氧的作用把爐料中殘存的和過多的元素(例如碳)去掉;還原和精煉過程則是將前一階段氧化了的有用的金屬元素(例如鐵、鉻等)還原回到鋼中,最后再將鋼中氧盡量去除;殘余氧在鋼中是有害的,而且主要是通過氧化物夾雜的形式而表現出來。


   在正確的脫氧條件下,不銹鋼中的氧含量應≤0.03%;對鋼的純凈度要求高的不銹鋼,鋼中氧量越低越好。



三、氮


  氮在不銹鋼中對組織和性能的影響已如前述(見本書中合金元素對不銹鋼組織和性能的影響)。




聯系方式.jpg