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(gang)中(zhong)固溶度時,鋼(gang)在(zai)凝固過程(cheng)中(zhong)會有氣(qi)泡形成(cheng)。嚴重時,會引起鋼(gang)錠上漲或連鑄(zhu)坯中(zhong)產生氣(qi)泡,較輕(qing)時氫致細小氣(qi)泡會在(zai)熱加工過程(cheng)中(zhong)延(yan)伸(shen)而形成(cheng)裂紋。此時進(jin)行塔形發紋檢查,常常會因發紋不合格而判廢(fei)。圖(tu)9.4系鋼(gang)中(zhong)氫量對不銹鋼(gang)連鑄(zhu)坯氣(qi)泡的(de)影響。


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   即使鋼中僅殘留少(shao)量、微細的(de)發(fa)紋,也會引起(qi)不(bu)銹鋼的(de)塑(su)、韌性下降,而鋼的(de)耐疲勞性能降低尤為明(ming)顯。這與發(fa)紋在交變應(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


   研究氫在(zai)1Cr18Ni9Ti不(bu)銹鋼中(zhong)的(de)(de)分布表明(ming),氫在(zai)晶(jing)界(jie)處的(de)(de)濃度要比晶(jing)內(nei)高3~4cm3/100g。氫在(zai)鋼內(nei)的(de)(de)不(bu)均(jun)勻(yun)分布,使(shi)鋼晶(jing)界(jie)的(de)(de)塑性(xing)特征值(zhi)(δ、φ和Ak)比晶(jing)內(nei)相應(ying)的(de)(de)特征值(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(huan)可引起(qi)奧氏體不銹鋼(gang)的(de)組織(zhi)結(jie)構產生變(bian)化。


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二、氧(yang)


   目前(qian)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)冶煉與氧密切相關。氧化期是(shi)通(tong)過氧的(de)作用(yong)把爐料中殘存(cun)的(de)和過多的(de)元素(例(li)如碳)去(qu)掉;還原(yuan)(yuan)和精煉過程則(ze)是(shi)將(jiang)前(qian)一階段氧化了的(de)有(you)用(yong)的(de)金屬元素(例(li)如鐵、鉻等)還原(yuan)(yuan)回到(dao)鋼(gang)(gang)中,最后再(zai)將(jiang)鋼(gang)(gang)中氧盡量去(qu)除;殘余氧在鋼(gang)(gang)中是(shi)有(you)害的(de),而且主(zhu)要是(shi)通(tong)過氧化物(wu)夾雜(za)的(de)形式而表現出來(lai)。


   在正確的(de)脫氧條件下,不銹鋼(gang)中(zhong)的(de)氧含量(liang)應≤0.03%;對鋼(gang)的(de)純凈度要求高的(de)不銹鋼(gang),鋼(gang)中(zhong)氧量(liang)越(yue)低越(yue)好(hao)。



三、氮


  氮(dan)在(zai)不銹鋼中(zhong)對(dui)組(zu)織(zhi)和(he)性能的(de)影響已如前述(見本書(shu)中(zhong)合金元素對(dui)不銹鋼組(zu)織(zhi)和(he)性能的(de)影響)。




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