201不銹鋼冷軋板表面銹蝕原因分析

吳月龍　李　鐵　王慶勇

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東271100)

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201不銹鋼冷軋板表面銹蝕原因分析

吳月龍李鐵王慶勇

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東271100)

摘要：針對(duì)201不銹鋼冷軋板表面銹蝕缺陷，選取試樣進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)使用環(huán)境中存在的氯離子和材料自身非金屬夾雜物是導(dǎo)致銹蝕出現(xiàn)的主要原因，并提出了相應(yīng)的控制措施。

關(guān)鍵詞：201冷軋板；銹蝕缺陷；非金屬夾雜物；氯離子

201不銹鋼以錳和氮替代部分鎳，可以降低生產(chǎn)成本，同時(shí)又兼具不銹鋼的特性，因此廣泛用于日常生產(chǎn)中，但不時(shí)出現(xiàn)的表面銹蝕缺陷，一直困擾著生產(chǎn)者和使用者。

某公司生產(chǎn)的201酸洗板經(jīng)冷軋酸洗后表面出現(xiàn)銹蝕缺陷，為查明缺陷原因，取樣進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)分析，并提出相應(yīng)的整改措施。

1　試驗(yàn)方法與結(jié)果

1.1　宏觀檢測(cè)

在201冷軋板表面銹蝕缺陷位置處取樣，所取試樣的宏觀形貌見(jiàn)圖1所示。試樣厚度為0.58 mm，表面無(wú)規(guī)律分布著大量點(diǎn)狀銹蝕缺陷，銹點(diǎn)缺陷最大寬度約1 mm。放大100倍后對(duì)銹點(diǎn)缺陷進(jìn)行觀察，結(jié)果見(jiàn)圖2(a)，腐蝕嚴(yán)重處都存在大量圓形蝕坑。將銹點(diǎn)部位經(jīng)拋光機(jī)輕拋后放大100倍觀察，結(jié)果見(jiàn)圖2(b)，腐蝕嚴(yán)重處的圓形蝕坑較處理前更加明顯。

1.2　金相分析

截取試樣，在GX51金相顯微鏡下進(jìn)行非金屬夾雜物評(píng)定，結(jié)果見(jiàn)表1。試樣中夾雜物較多，夾雜物的類型主要是A類、B類和C類，如圖3所示。試樣經(jīng)王水溶液腐蝕后進(jìn)行組織觀察，基體組織為奧氏體組織，晶粒度為7.0級(jí)，晶粒均勻，組織無(wú)異常，如圖4所示。

1.3　掃描電鏡能譜分析

截取表面試樣進(jìn)行掃描電鏡能譜分析，結(jié)果見(jiàn)圖5，表面存在許多的圓形腐蝕坑洞，缺陷部位存在大量氧化物并含有少量Cl元素。

2　原因分析與控制措施

2.1　原因分析

不銹鋼銹蝕缺陷原因主要有三種：(1)熱處理工藝不當(dāng)使晶界析出碳化物Cr23C6，造成基體局部貧鉻，出現(xiàn)晶間腐蝕；(2)不銹鋼表層夾雜物過(guò)多，破壞了不銹鋼表面鈍化膜，影響材料表面的均一性，在受到外界因素影響時(shí)極易出現(xiàn)銹蝕缺陷并進(jìn)一步擴(kuò)展銹蝕缺陷；(3)外界存在的腐蝕性環(huán)境如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、Cl-等會(huì)破壞不銹鋼鈍化層，引起不銹鋼銹蝕發(fā)生。

從201銹蝕缺陷部位進(jìn)行的金相分析結(jié)果來(lái)看，缺陷部位基體組織正常，晶粒度均勻，未發(fā)現(xiàn)組織異?，F(xiàn)象，可以確定201冷軋板退火工藝不是造成此次銹蝕的直接原因。

通過(guò)對(duì)試樣進(jìn)行非金屬夾雜物評(píng)定結(jié)果可知，試樣非金屬夾雜物種類多、級(jí)別高、數(shù)量多。通過(guò)對(duì)試樣表面進(jìn)行掃描電鏡能譜分析知腐蝕缺陷部位存在S、Si元素，S、Si元素為典型的非金屬夾雜物成分。由此可知，非金屬夾雜物的大量存在是不銹鋼銹蝕缺陷發(fā)生的重要原因。

掃描電鏡能譜分析中發(fā)現(xiàn)缺陷部位存在Cl元素，Cl-對(duì)不銹鋼的腐蝕能力非常強(qiáng)，尤其在環(huán)境中Cl-含量大于0.002 5%時(shí)，對(duì)不銹鋼表面鈍化膜的破壞作用非常明顯。Cl-半徑小，穿透能力強(qiáng)，極易穿透氧化膜內(nèi)極小的孔隙，到達(dá)金屬表面，并與金屬相互作用形成可溶性化合物，使氧化膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生腐蝕。同時(shí)Cl-還有很強(qiáng)的可被金屬吸附的能力，它們優(yōu)先被金屬吸附，并從金屬表面把氧排掉，從而破壞不銹鋼表面鈍化膜上氧的吸附點(diǎn)，甚至可以取代吸附中的鈍化離子與金屬形成可溶性氯化物，導(dǎo)致不銹鋼腐蝕。

圖1　試樣宏觀形貌

(a)拋光前

(b)拋光后

(a)A類夾雜

(b)B類夾雜

(c)C類夾雜

圖4　基體組織

由此可知，外界環(huán)境中存在的Cl-是造成銹蝕發(fā)生的直接原因，材料中存在的大量非金屬夾雜物加劇了銹蝕的發(fā)生。

譜圖OSiSClCrMnFeNiCu譜圖141.200.691.061.4522.753.2225.04-4.58譜圖212.87---18.067.6261.46--譜圖317.490.700.550.6321.886.8450.37-1.54譜圖411.71-3.701.9320.103.1746.022.6110.75譜圖516.41-3.350.7917.684.7143.761.5811.71譜圖66.09---15.207.6671.05--

圖5掃描電鏡能譜分析結(jié)果

Figure 5Analyzed results of enengy spectrum by SEM

2.2　控制措施

要避免出現(xiàn)銹蝕缺陷，必須從生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸和使用4個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，才能最大限度的降低201不銹鋼銹蝕缺陷比例。

2.2.1生產(chǎn)環(huán)節(jié)

要降低銹蝕比例，在冶煉過(guò)程中要注意控制非金屬夾雜物水平，減少各類非金屬夾雜物。在后續(xù)軋制、退火過(guò)程中盡量避免在敏化區(qū)間長(zhǎng)時(shí)間停留，防止碳化物析出，避免晶間腐蝕缺陷。

2.2.2存儲(chǔ)和運(yùn)輸

無(wú)論是海洋氣氛空氣中的Cl-，還是其他的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿環(huán)境，一旦超出了不銹鋼最高耐蝕能力就會(huì)出現(xiàn)銹蝕缺陷，所以要做好鋼帶防護(hù)工作，盡量避免鋼帶與腐蝕性氣氛接觸。

2.2.3使用

201不銹鋼中由于Mn元素含量較高，耐蝕性較304、316L等不銹鋼耐蝕性差，在Cl-、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿環(huán)境中應(yīng)選擇耐蝕性較好的材料，避免使用201不銹鋼。

3　結(jié)論

外界環(huán)境中存在的Cl-是造成201冷軋板銹蝕發(fā)生的直接原因，材料中存在的大量非金屬夾雜物加劇了銹蝕的發(fā)生。要避免出現(xiàn)銹蝕缺陷，必須從生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸和使用各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。

編輯傅冬梅

Cause Analysis of Rust Corrosion on the Surface of 201

Stainless Steel Cold Rolling Sheet

Wu Yuelong, Li Tie, Wang Qingyong

Abstract：Regarding to rust corrosion on the surface of 201 stainless steel cold rolling sheet, specimen has been selected and analyzed, it found that chloridion existing in operational ciucumstance and nonmetal inclusions of material were the main cause to result in rust corrosion, further corresponding control measures have been brought up.

Key words：201 cold rolling sheet; rust corrosion defects; nonmetal inclusion; chloridion

收稿日期：2014—10—22

中圖分類號(hào)：TF764+.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A