0Cr18Ni9不锈热轧带钢表面锈蚀原因分析

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0Cr18Ni9不锈热轧带钢表面锈蚀原因分析

刘洪涛

(太原钢铁(集团)有限公司技术中心，山西太原030003)

摘要：太原钢铁(集团)有限公司生产的0Crl8Ni9不锈热轧带钢退火酸洗后钢卷表面局部发生锈蚀，严重影响产品的加工使用。通过盐雾腐蚀试验，研究了化学成分、夹杂物级别以及表面粗糙度等对0Crl8Ni9热轧板表面耐蚀性的影响。研究表明，钢中ω(Cr)≥17．5％、ω(s)≤0．005％、无表面夹杂物、以及具有低的表面粗糙度，可有效提高热轧不锈带钢的耐蚀性。

关键词：奥氏体不锈钢；锈蚀；夹杂物；化学成分；表面粗糙度

1 前言

0Cr18Ni9奥氏体不锈钢综合力学性能良好，工艺性能和焊接性能优良，因而应用广泛。在太原钢铁(集团)有限公司的生产中，0Cr18Ni9奥氏体不锈钢热轧带钢经过退火酸洗后钢卷表面局部容易发生锈蚀，影响到后续加工过程。为此，本文对该问题进行了分析，通过盐雾加速腐蚀试验，研究了化学成分、夹杂物级别以及表面粗糙度等对0Cr18Ni9热轧板表面耐蚀性的影响。

2试验条件

2．1试样化学成分

　试样为热轧酸洗后0Crl8Ni9热轧板，化学成分见表1。

2．2盐雾腐蚀试验条件

　按GBl0125—1988《人造气氛中的腐蚀试验—盐雾试验》进行试验。

　试验溶液：50g／L的氯化钠溶液；试验温度：(35±1)℃；喷雾方式：连续；试验周期：240h；试样放置方式：被试面朝上，并与垂直方向成20°夹角。

3试验结果与分析

3．1化学成分对耐蚀性的影响

3．1．1 Cr含量对耐蚀性的影响

　 Cr元素是奥氏体不锈钢最主要的合金元素。不锈钢耐腐蚀性指数可由下式判断^[1]：

　 p．r=ω(Cr) 3．3ω(Mo) 13ω(N)

　由于试样不含元素Mo，元素N含量基本相当，所以Cr含量的差异导致了不锈钢耐蚀性的差别。GB／T3280《不锈钢冷轧钢板和钢带》1992版中0Crl8Ni9钢Cr含量为17％～19％；2007版06Cr19Ni10钢Cr含量为18％～20％。目前，我国和欧洲不锈钢标准中铬含量有区别的两种18—8型奥氏体不锈钢均在生产。

　为了研究Cr元素对钢板耐锈性的影响，试验采用在S、N含量大致相同(ω(S)=0．001％～0．003％，ω(N)=0．0387％～0．0427％)的条件下，选取Cr含量分别为17．29％、18．09％、18．36％的1^#～3^#试样进行盐雾腐蚀试验，试验结果见图1。如表面锈蚀率大于0．05g／(m²·h)时，样品表面会出现肉眼可见的锈蚀缺陷。由图l可见，2^#、3^#试样耐锈性能良好，其Cr含量均在18％以上；1^#试样出现明显锈蚀，主要是由于Cr含量较低，仅为17．29％。试验结果表明，当s含量为0．001％～0．003％，且ω(Cr)≥17．5％时，样品表面将不会出现明显可见锈蚀。

3．1．2 S含量对耐蚀性的影响

　据文献[2．3]，不锈钢中硫含量的增加将会降低材料的耐蚀性，但没有定量说明。本试验采用在Cr、Mn含量大致相同的条件下，选取S含量分别为0．001％、0．007％、0．014％的4^#～6^#试样进行盐雾腐蚀试验，结果见图2。由图2可见，4^#试样没有锈蚀，5^#、6^#试样均出现锈蚀，且6^#试样的锈点明显多于5^#试样。

　S在不锈钢中主要以MnS夹杂物的形式存在于钢的表面，其为锈蚀源而影响钢的耐锈性。在Mn含量一定的条件下，随着S含量的增加，锈蚀源增多。从而使钢的耐锈性降低。试验结果表明，当ω(S)<0．005％时，样品表面不会出现明显可见锈蚀。

3．2 夹杂物对耐蚀性的影响

　部分热轧钢卷经过酸洗后表面存在夹杂物。对存在夹杂物缺陷的8^#试样和无缺陷的7^#、9^#试样进行盐雾腐蚀试验，结果见图3。由图3可见，8^#试样出现了严重的锈蚀，而7^#、9^#试样没有出现锈蚀。对8^#试样夹杂物缺陷进行了电镜分析，其组成是含有Na、Ca的Al₂O₃夹杂。该类夹杂物是由于连铸时钢水中的Al₂O₃夹杂在长水口和浸入式水口中不断聚集和断续释放并随钢水在铸坯表面凝固而形成。因为任何表面夹杂物都会破坏不锈钢表面钝化膜的完整性，所以钢卷表面夹杂物对钢的耐锈性有明显影响。

3．3表面粗糙度对耐蚀性的影响

　为了研究钢卷表面粗糙度对其耐蚀性的影响，取3块试样，11^#试样为原始热轧酸洗样，表面粗糙度为3．14μm；10^#试样为热轧酸洗样进行抛光，表面粗糙度为2．62μm；12^#试样用粗砂纸对热轧样进行打磨，表面粗糙度为3．86μm。将3块试样进行腐蚀对比试验，12^#试样出现明显的锈蚀，10^#、11^#试样均没有产生可见锈蚀，但两者腐蚀率有区别，11^#试样的腐蚀率大于10^#试样，如图4所示。