酸洗時(shí)產(chǎn)生的缺陷引起的損壞事故

張永友

摘要：本文討論了機(jī)械加工后，為了去除鱗片而進(jìn)行的酸洗所涉及到的有關(guān)問題.包括酸洗后產(chǎn)生的缺陷，缺陷形成的基理，缺陷的形態(tài)，缺陷存在的部位，影響缺陷的因素，以及避免酸洗缺陷的措施.并分別舉出了一些實(shí)例，以供同行參考.

關(guān)鍵詞：酸洗;氫脆;抑制劑;蝕坑

引言

在機(jī)械產(chǎn)品加工或處理的最后階段，往往為了除去產(chǎn)品表面的鱗片而進(jìn)行酸洗，或者為了預(yù)防腐蝕，進(jìn)行電鍍.在酸洗過程中，會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，使得鐵原子變?yōu)殛栯x子，并發(fā)生了溶解，而原先存在于酸液中的氫，發(fā)生了還原，變成了氫的原子.這樣的化學(xué)反應(yīng)有可能在產(chǎn)品內(nèi)部留下隱患，造成產(chǎn)品在使用過程中發(fā)生事故.因?yàn)椋谒嵯垂に嚥贿m當(dāng)?shù)臅r(shí)候，鐵原子的溶解會(huì)造成蝕坑.例如，使用過期了的酸液，或使用未加入抑制劑的酸液，或者產(chǎn)品在酸洗之前在軋制過程中有鱗片被埋入，而使得在酸洗過程中形成了微電池.在酸洗產(chǎn)品時(shí)，或者電鍍產(chǎn)品時(shí)，因?yàn)槭褂昧怂嵋海瘜W(xué)反應(yīng)產(chǎn)生了原子態(tài)的氫.，氫原子的一部分會(huì)在鋼鐵內(nèi)部形成固溶體，使產(chǎn)品的脆性增加.氫原子的另一部分互相結(jié)合形成氫分子，成為氫氣而上浮.上浮的氫氣一部分會(huì)逸出，還有一部分會(huì)和夾雜物一樣，在晶界或相界等不致密的地方析出.此時(shí)，如果氫氣數(shù)量多，會(huì)產(chǎn)生非常大的氣體壓力，受這種壓力的直接作用，產(chǎn)品材料如果是塑性好的軟鋼，就形成氣孔，產(chǎn)品材料如果是塑性不好的硬鋼，就會(huì)產(chǎn)生裂紋.預(yù)防的辦法是往酸中添加抑制劑，同時(shí)，酸洗之后，將鋼制產(chǎn)品置放在庫房里，伴隨著時(shí)間的推移，產(chǎn)品內(nèi)部固溶的氫，由于原子半徑小，擴(kuò)散容易，大部分會(huì)向外部逸出.從而消除氫脆的隱患.如果想加快進(jìn)度，也可以將鋼制產(chǎn)品加熱到150度左右，屆時(shí)，氫原子的擴(kuò)散及逸出會(huì)比室溫下快很多，從而顯著地提高生產(chǎn)效率.

1 ??酸洗缺陷的形態(tài)

一般情況下，酸洗后的鋼件，會(huì)形成蝕坑.蝕坑的分布狀況是無序的，但不盡然;有時(shí)也會(huì)以條狀，帶狀或行列狀的形式出現(xiàn).某產(chǎn)品在精加工工序的初期階段進(jìn)行了酸洗，產(chǎn)生了酸洗蝕坑.該酸洗蝕坑同材料軋制引起的缺陷有相似之處，并不能憑肉眼明確地加以區(qū)別.蝕坑也可能沿軋制方向成行地出現(xiàn).酸洗后的工件表面如果有小坑，既有可能是軋制導(dǎo)致的缺陷，也不能排除是酸洗造成的蝕坑.某帶鋼在一側(cè)的表面上，沿軋制方向成行排列著小坑，另一條帶鋼在正反兩面，在垂直于軋制方向上分布著許多小坑.經(jīng)過分析機(jī)器判斷，結(jié)論是點(diǎn)狀腐蝕.不是軋制引起的缺陷.因?yàn)椋涸诮鹣鄼z查中發(fā)現(xiàn)這種缺陷沒有氧化鐵皮的痕跡，也就是沒有出現(xiàn)敞開的孔，那么它的成因顯然是酸洗造成的蝕坑.另外，成行的酸洗蝕坑有時(shí)也會(huì)在酸洗過的鋼絲上出現(xiàn).蝕坑的出現(xiàn)很有規(guī)律：主要排列在鋼絲的特定母線上.該母線是拉制成卷材的鋼絲，其各個(gè)圈在酸洗槽中堆放時(shí)，發(fā)生了互相接觸的地方.還有，某冷軋帶鋼的表面上，出現(xiàn)了特殊的斑點(diǎn)狀的表面缺陷.究其原因是在酸洗槽中長(zhǎng)時(shí)間附著有板狀鐵鱗.在顯微鏡下觀察，有缺陷的地方是酸洗造成的蝕坑，在工件表面偏下一點(diǎn)的地方，有成行排列的爐渣夾雜物，該夾雜物含鋁量高，它促進(jìn)了這種缺陷的生成.

下面是由于列狀?yuàn)A雜物析出氫而產(chǎn)生氣孔的例子：某耐蝕不銹鋼拉深制作的罐密封性不好，不能使用，其原因是在罐的表面發(fā)現(xiàn)帶狀缺陷氣孔，氣孔的大部分已經(jīng)裂開，通過觀察斷面的研磨面，裂紋是在表層下面的列狀?yuàn)A雜物處產(chǎn)生的.這些列狀?yuàn)A雜物主要由硫化鈦所構(gòu)成.這些夾雜物是在澆注板坯時(shí)形成的塊狀?yuàn)A雜物，在隨后的軋制加工時(shí)被壓延成了列狀.后來又進(jìn)行了酸洗，酸洗時(shí)氫在列狀?yuàn)A雜物的周圍析出.這些析出的氫在最初的中間退火中，形成了較大的氣體壓力，使鋼的薄表層拱起.詳細(xì)分析損壞事故發(fā)生的原因，是由于酸洗溶液不適當(dāng)，或者是下面就要討論的過度酸洗.

2 ??酸洗程度的影響

酸洗程度包含兩層意思，其一是酸洗時(shí)間的長(zhǎng)短，其二是酸洗時(shí)采用的是強(qiáng)酸還是弱酸.即酸液的化學(xué)成分及其濃度，這也是不能忽視的一個(gè)問題.直徑為15毫米的易切削鋼軋制線材，在硫酸中被過度酸洗，酸洗后其表面粗糙，在以后的冷加工中表面產(chǎn)生了裂紋.對(duì)其進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，也發(fā)生了裂紋.總結(jié)起來是：經(jīng)過強(qiáng)酸或長(zhǎng)時(shí)間酸洗的鋼絲，受到塑性變形時(shí)，表面會(huì)發(fā)生剝離，產(chǎn)品性能下降，尤其是.斷面收縮率明顯下降，只有24%.而未酸洗的軋制線材的表面是平滑的，斷面收縮率高達(dá)62%.還有如下的現(xiàn)象應(yīng)該注意，將經(jīng)過酸洗的鋼絲加熱到400度，然后再進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，其斷面收縮率會(huì)大幅上升，達(dá)到65%.還有一個(gè)重要現(xiàn)象是，該鋼絲在庫房里放置幾周之后，也經(jīng)過400度的加熱，從每100克的鋼絲中，將釋放出2.8毫升的氫氣.而沒有被酸洗的鋼絲，氫氣的釋放量下降到八分之一，每100克鋼絲，只釋放出0.36毫升的氫氣，

3 ??缺陷存在的部位

氫氣的析出及聚集，容易發(fā)生在夾雜物的周圍.因此，非金屬夾雜物和酸洗氣泡之間存在一定的聯(lián)系.某沸騰鋼制成的鋼板的顯微組織，反映出這種聯(lián)系特別明顯.強(qiáng)酸洗之后，氣泡主要出現(xiàn)在鋼錠的心部，原因是心部有較多的偏析發(fā)生，非金屬夾雜物都聚集在該處，而在純凈度高的鋼錠表面很少出現(xiàn)氫氣的氣孔或氣泡.某鎮(zhèn)靜鋼鋼錠在被軋平之后，其硅酸鹽夾雜物的周圍也存在氫氣的氣泡.所以得出的結(jié)論是：即使不存在相當(dāng)大的夾雜物，只要經(jīng)過了酸洗無論是鎮(zhèn)靜鋼還是沸騰鋼，，鋼件內(nèi)部都會(huì)存在酸洗氣泡.要預(yù)防酸洗氣泡引起的損壞事故，根本辦法不是依靠獲取高純凈度的特殊鋼（比如鎮(zhèn)靜鋼），而是通過采用合理的酸洗工藝來實(shí)現(xiàn).

在加工材料酸洗之后又進(jìn)行加熱，有兩種情況：

1.為了清洗酸洗附著物.

2.為了清洗熱浸鍍而黏附上的熔融金屬，

具體操作是：將工件放入沸騰的熱水中煮一段時(shí)間，無論哪種情況，加熱時(shí)，氫氣氣泡的逸出都會(huì)比不加熱多幾倍.

4 ??酸洗脆性的實(shí)例

前面提到過，酸洗時(shí)形成的氫氣存在于鋼件內(nèi)部，會(huì)增加鋼的脆性.某不銹鋼刃具，不慎進(jìn)行了深度酸洗，導(dǎo)致了酸洗裂紋.對(duì)于氫脆裂紋而言，鋼本身的抗拉強(qiáng)度越高，氫脆危害越大，越容易發(fā)生氫脆裂紋.鋼在淬火成馬氏體組織時(shí)，由于其內(nèi)部應(yīng)力高，所以特別容易發(fā)生氫脆.因此，為了搞清淬火鋼產(chǎn)生裂紋的原因，是不宜進(jìn)行酸洗的.因?yàn)樗嵯匆矔?huì)產(chǎn)生裂紋.基于這樣的原因，使得無法搞清裂紋到底是淬火產(chǎn)生的還是酸洗產(chǎn)生的.

5 ??結(jié)束語

酸洗是產(chǎn)品機(jī)械加工工藝過程中的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，如果酸洗工藝不當(dāng)，將會(huì)導(dǎo)致蝕坑，氫脆，氣孔等缺陷，從而使得產(chǎn)品在隨后的使用過程中發(fā)生損壞事故.

根據(jù)上面的分析和論證，為防止酸洗缺陷所引起的損壞事故，應(yīng)該盡量做到以下三點(diǎn)：

1，縮短酸洗的時(shí)間;

2，適時(shí)用新酸代替舊酸，盡量使其不含氰化氫之類的氫化物;

3，在酸洗槽中添加適當(dāng)?shù)囊种苿?

參考文獻(xiàn)

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