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不銹鋼鍛件鍛造加工脫碳氧化現(xiàn)象是什么原因？

不銹鋼鍛件脫碳

鋼料在加熱時，其表層的碳和爐氣中的某些氧化性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成了鋼料表面 、含碳量降低的現(xiàn)象稱為脫碳。脫碳也是擴散作用的結(jié)果，一方面爐氣中的氧向鋼內(nèi)擴散，另一方面爐氣中的碳向外表面擴散，這樣使鋼在表面形成了含碳量低的脫碳層。從整個過程來看，脫碳層只在脫碳速度超過氧化速度時才能形成。

鋼的含碳量越高，脫碳的傾向越大。某些合金元素增加脫碳傾向。有些合金元素則能阻碳。而Ni和V對脫碳影響不大。爐氣成分中脫碳能力強的介質(zhì)是水蒸氣，其次是co2和02，后是H2,而增加CO量可減少脫碳傾向。在中性介質(zhì)或弱氧化性介質(zhì)中加熱可減少脫碳傾向。加熱溫度越高、加熱時間越長，脫碳越嚴(yán)重。加熱溫度大于1000℃時，由于強烈氧化，脫碳作用較弱。在更高溫度下，由于氧化皮脫落失去保護作用，脫碳將劇烈發(fā)生。

脫碳使鍛件表面碳坩降低，降低強度和耐磨性能，脫碳層厚度小于加工余量時，對鍛件性能不產(chǎn)生影響，反之就會影響鍛件質(zhì)雖。一般防止氧化的措施，同樣可以防碳。影響脫碳的因素與氧化一樣，主要受鋼的化學(xué)成分、爐氣成分、加熱溫度、加熱時間等因素影響。

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視頻作者：定襄縣億欣源法蘭加工有限公司

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不銹鋼鍛件容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕有以下原因：

1、不銹鋼系鈍化型耐蝕金屬，依靠與介質(zhì) 的氧化反應(yīng)形成純化膜提高耐蝕性。在應(yīng)力作用下產(chǎn)生滑移變形，使鈍化膜，露出新鮮的金屬 面在介質(zhì)中恢復(fù)較大的腐蝕速度，發(fā)生陽極溶解，同時又產(chǎn)生陽極極化，產(chǎn)生新的鈍化膜。如此持續(xù)反復(fù)致使產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。在中性氯化物水 溶液中要不斷形成鈍化膜，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，介質(zhì)中 必須存在氧或氧化劑。

2、奧氏體不銹鋼除可在氯化物水溶液中產(chǎn) 生應(yīng)力腐蝕外,在高溫濃堿中亦可產(chǎn)生堿脆型應(yīng) 力腐蝕。在石油加氫反應(yīng)器中,300 ~450 T時石 油中的有機硫可在催化劑作用下形成H2S，并在 不銹鋼表面生成FeS。設(shè)備停車時,FeS與濕空氣 作用生成連多硫酸,易在不銹鋼的焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生晶間型應(yīng)力腐蝕。不銹鋼壓力容器的堿脆和連多硫酸應(yīng) 力腐蝕都是經(jīng)典的應(yīng)力腐蝕。

3、氯離子濃度越高，不銹鋼越易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。壓力容器中的液相介質(zhì)是流動的,大部分區(qū)域的氯化物水溶液在流動時可以保持比較穩(wěn)定 的氯離子含量。但壓力容器的某些區(qū)域介質(zhì)流通 不暢,如列管式換熱器的換熱管與管板的脹管區(qū)， 換熱管外側(cè)與管板孔內(nèi)側(cè)有縫隙，介質(zhì)進人后很 難流通,在有較高溫度時，水會汽化揮發(fā),死區(qū)中 氯離子的濃度會逐漸提高、濃縮，在水中氯離子濃度為幾個ppm時，分析死區(qū)中介質(zhì)的氯離子濃度 常達(dá)上萬ppm。這些死區(qū)更容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。

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鍛件組織對熱處理后的組織和性能的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面。

①不可改善的組織缺陷：奧氏體和鐵素體耐熱不銹鋼、高溫合金、鋁合金、鎂合金等在加熱和冷卻過程中，沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的材料，以及一些銅合金和鈦合金等，在鍛造過程中產(chǎn)生的組織缺陷用熱處理的辦法不能改善。

②可以得到改善的組織缺陷：在一般過熱的結(jié)構(gòu)鋼鍛件中的粗晶和魏氏組織，過共析鋼和軸承鋼由于冷卻不當(dāng)引起的輕微的網(wǎng)狀碳化物等在鍛后熱處理時，鍛件熱處理后仍可獲得滿意的組織和性能。

③ 正常的熱處理較難消除的組織缺陷：例如低倍粗晶、9Cr18不銹鋼、H13的孿晶碳化物等需用高溫正火、反復(fù)正火、低溫分解、高溫擴散退火等措施才能得到改善。

④ 用一般熱處理工藝不能消除的組織缺陷：嚴(yán)重的石狀斷口和棱面斷口、過燒、不銹鋼中的鐵素體帶、萊氏體合金工具鋼中的碳化物網(wǎng)和帶等使熱處理后的鍛件性能下降，甚至不合格。

⑤ 在熱處理時將會進一步發(fā)展的組織缺陷：例如，合金結(jié)構(gòu)鋼鍛件中的粗晶組織，如果鍛后熱處理時未得到改善，在碳、氮共滲和淬火后常引起馬氏體針粗大和性能不合格；高速鋼中的粗大帶狀碳化物，淬火時常引起開裂。

⑥ 如果加熱不當(dāng)，例如加熱溫度過高和加熱時間過長，將會引起脫碳、過熱、過燒等缺陷。

⑦ 鍛后冷卻過程中，如果工藝不當(dāng)可能引起冷卻裂紋、白點等，在熱處理過程中開裂。

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