电梯用439不锈钢耐腐蚀性的影响因素
袁龙;张波;徐勇军
【摘 要】The influencing factors were studied that relate to the corrosion resistance of 439 stainless steel used in elevators, through surface morphology evaluation and corrosion resistance test for the samples whose alloy element contents, production process and grinding technology were adjusted. The results showed that the corrosion
resistance of 439 stainless steel can be improved by improving Cr content, adopting the technology of first grinding and then annealing and pickling, controlling the particle size of abrasive belt and S content of abrasive materials.%通过调整合金元素含量、生产工艺流程和研磨工艺,并对制备的产品试样进行了表面形态评定和耐腐蚀性试验,研究了影响电梯用439不锈钢耐腐蚀性的因素.结果表明:适当提高铬元素含量,采用先研磨后退火酸洗的工艺以及控制研磨过程中研磨砂带粒度和研磨介质中硫元素的含量,可提高439不锈钢的耐腐蚀性. 【期刊名称】《理化检验-物理分册》 【年(卷),期】2011(047)003 【总页数】4页(P140-142,198)
【关键词】439不锈钢;耐腐蚀性;影响因素;合金元素含量;生产工艺流程;研磨工艺 【作 者】袁龙;张波;徐勇军
【作者单位】宁波宝新不锈钢有限公司,宁波,315807;宁波宝新不锈钢有限公司,宁波,315807;宁波宝新不锈钢有限公司,宁波,315807
【正文语种】中 文 【中图分类】TU857
Abstract:The influencing factors were studied that relate to the corrosion resistance of 439 stainless steel used in elevato rs,through surface mo rphology evaluation and co rrosion resistance test fo r the samp les w hose alloy element contents,p roduction p rocess and grinding technology were adjusted.The results showed that the corrosion resistance of 439 stainless steel can be imp roved by imp roving Cr content,adop ting the technology of first grinding and then annealing and pickling,controlling the particle size of abrasive belt and S content of abrasivematerials.
Keywords:439 stainless steel;corrosion resistance;influencing factors;alloy element content;p roduction p rocess;grinding technology
电梯用不锈钢主要以SUS304奥氏体不锈钢为主,但由于镍的价格波动容易造成生产成本的波动,而439不锈钢的价格比SUS304不锈钢的价格低8 000元/t;且 439不锈钢的耐点腐蚀能力与SUS304不锈钢的相当;虽然439不锈钢作为铁素体不锈钢,其力学性能比SUS304不锈钢的稍差,伸长率为32%,但不影响电梯板的加工和使用,因此国内多数电梯厂家采用439不锈钢来替代SUS304不锈钢。另外,电梯面板主要采用“发丝”表面,该表面质量对材料的耐腐蚀性有较大影响。实际使用表明439不锈钢制成的电梯在较恶劣的使用环境下易发生锈蚀,与SUS304不锈钢电梯的耐腐蚀性有较大差别,如何提高439不锈钢“发丝”表面的耐腐蚀性则显得尤为重要,因此笔者通过试验对影响439不锈钢耐腐蚀性的因素进行了分析,从而找到提高其耐腐蚀性的相应措施。 1.1 合金元素
铬元素是使铁素体不锈钢具有铁素体组织,从而具有良好耐腐蚀性的主要元素,在氧化介质中,铬能使不锈钢表面迅速生成非常致密、稳定的钝化膜,这层膜被破坏后也能迅速修复,由此有效提高了材料的耐腐蚀性[1]。而向铁素体不锈钢中增加稳定化元素如钛、钼和铌等元素则加强了对不锈钢中碳和氮的固化作用,从而提高了材料的耐晶间腐蚀能力。
在实际生产中,低铬铁素体不锈钢一般主要采用钛作为稳定化元素,为验证材料的化学成分对其耐腐蚀性的影响程度,笔者对439不锈钢中的相关元素进行了调整,制备了两种化学成分配比的材料,分别记为A料和B料,具体成分见表1。然后用A料和B料各制作三个平行样板,根据 GB/T 179-1999《不锈钢点蚀电位测量方法》进行点蚀电位测定,结果为:A料的三个样板的点蚀电位分别为235,222和222 m V,平均值为226 m V;B料的三个样板的点蚀电位分别为267,243和270 m V,平均值为260 m V。可见在相同的表面状态下,在A料基础上将铬元素含量提高1%,同时适当提高钛元素含量,能有效提高材料的点蚀电位。 1.2 生产工艺流程
不锈钢的耐腐蚀性主要得益于退火酸洗过程中对其表面进行强制钝化后形成的致密钝化膜,但这层致密钝化膜在研磨过程中会被完全破坏,而在空气中自然钝化形成的钝化膜较强制钝化膜薄,相应地其耐腐蚀性也有所下降。
为增加439不锈钢表面钝化膜的厚度,笔者在生产过程中对439不锈钢的工艺路线进行了适当修改,具体工艺及对应的产品试样编号见表2。 1.3 研磨工艺
研磨工艺直接影响不锈钢表面的形态及质量,一般来说,研磨纹路越深,越容易造成纹路内腐蚀性物质的堆积从而促使腐蚀的发生。研磨过程使用的介质也会引起材料最终耐腐蚀性的差异。笔者前期已对研磨砂带粒度大小和不同硫含量(质量分数)的研磨油与SUS430不锈钢的耐腐蚀性的关系进行了系列试验及跟踪,试验结果表明不
同研磨砂带和不同硫含量的研磨油对材料的耐腐蚀性有重要影响,具体结果见图1和2。
为研究研磨砂带和研磨油与439不锈钢的耐腐蚀性之间的关系,笔者在生产过程中对研磨中采用的砂带粒度配比和研磨油的硫含量进行调节后,对生产的439不锈钢进行了试验跟踪。具体工艺及对应的产品试样编号见表3。 2.1 表面形态
对生产工艺和研磨工艺进行调整后取各状态的试样进行表面形态评定。以3和4号试样为例,两试样表面研磨纹路的显微形貌如图3和4所示,可见3号试样上的研磨纹路比4号试样上的要深且密集。通过三维体视显微镜测试表面纹路深度,得出3和4号试样的最大研磨深度分别为3.211和2.675μm。
研磨产品的表面粗糙度越大,与空气接触的表面积就越大,在同等的腐蚀环境中,材料就越容易被腐蚀。因此对试验样板进行粗糙度测量,测量方向垂直于拉丝纹路,3和4号试样的五次测量结果见表4,可见3号试样的表面粗糙度高于4号试样的表面粗糙度。 2.2 耐腐蚀性
为研究不同生产工艺流程和研磨工艺下材料的实际耐腐蚀性能水平,采用人造中性盐雾试验对各状态样板进行测试,结果见表5,可见工艺2生产的产品(2号试样)的耐腐蚀性比工艺1生产的产品(1号试样)的耐腐蚀性要好;同 SUS430不锈钢相似,研磨砂带和研磨介质对439不锈钢的耐腐蚀性同样具有重要影响。
上述试验结果表明,439不锈钢的铬含量与材料的耐腐蚀性成正相关的关系,提高基体中铬和钛元素的含量,材料的耐点蚀电位将得到有效提高,而相对先退火酸洗后研磨生产出的产品来说,采用先研磨后退火酸洗生产出的产品表面的钝化膜更加致密和稳定,从而使最终产品的耐腐蚀性更好;而采用细目砂带进行研磨生产的439不锈钢产品表面的研磨纹路相对较浅,表面粗糙度较小,对应材料的耐腐蚀性更好;同时研
磨介质中硫含量对材料的耐腐蚀性也有重要影响,硫含量越高,研磨后材料的耐腐蚀性越差。
(1)在目前市售的普通439不锈钢的基础上对铬元素含量进行适当提高,能有效提高439不锈钢的耐腐蚀性。
(2)先研磨后退火酸洗的工艺能显著提高439不锈钢表面的钝化膜的厚度和致密度,相对先退火酸洗后研磨的材料,其耐腐蚀性得到了大幅提高。
(3)通过控制研磨过程中研磨砂带粒度和研磨介质中硫元素的含量,可以获得表面粗糙度小、耐腐蚀性好的电梯用439不锈钢“发丝”材料。
【相关文献】
[1] 陆世英.不锈钢[M].北京:原子能出版社,1995.
