201不锈钢冷轧板表面锈蚀原因分析

吴月龙　李　铁　王庆勇

(山东泰山钢铁集团有限公司，山东271100)



201不锈钢冷轧板表面锈蚀原因分析

吴月龙李铁王庆勇

(山东泰山钢铁集团有限公司，山东271100)

摘要：针对201不锈钢冷轧板表面锈蚀缺陷，选取试样进行分析，发现使用环境中存在的氯离子和材料自身非金属夹杂物是导致锈蚀出现的主要原因，并提出了相应的控制措施。

关键词：201冷轧板；锈蚀缺陷；非金属夹杂物；氯离子

201不锈钢以锰和氮替代部分镍，可以降低生产成本，同时又兼具不锈钢的特性，因此广泛用于日常生产中，但不时出现的表面锈蚀缺陷，一直困扰着生产者和使用者。

某公司生产的201酸洗板经冷轧酸洗后表面出现锈蚀缺陷，为查明缺陷原因，取样进行相关检测分析，并提出相应的整改措施。

1　试验方法与结果

1.1　宏观检测

在201冷轧板表面锈蚀缺陷位置处取样，所取试样的宏观形貌见图1所示。试样厚度为0.58 mm，表面无规律分布着大量点状锈蚀缺陷，锈点缺陷最大宽度约1 mm。放大100倍后对锈点缺陷进行观察，结果见图2(a)，腐蚀严重处都存在大量圆形蚀坑。将锈点部位经抛光机轻抛后放大100倍观察，结果见图2(b)，腐蚀严重处的圆形蚀坑较处理前更加明显。

1.2　金相分析

截取试样，在GX51金相显微镜下进行非金属夹杂物评定，结果见表1。试样中夹杂物较多，夹杂物的类型主要是A类、B类和C类，如图3所示。试样经王水溶液腐蚀后进行组织观察，基体组织为奥氏体组织，晶粒度为7.0级，晶粒均匀，组织无异常，如图4所示。

1.3　扫描电镜能谱分析

截取表面试样进行扫描电镜能谱分析，结果见图5，表面存在许多的圆形腐蚀坑洞，缺陷部位存在大量氧化物并含有少量Cl元素。

2　原因分析与控制措施

2.1　原因分析

不锈钢锈蚀缺陷原因主要有三种：(1)热处理工艺不当使晶界析出碳化物Cr23C6，造成基体局部贫铬，出现晶间腐蚀；(2)不锈钢表层夹杂物过多，破坏了不锈钢表面钝化膜，影响材料表面的均一性，在受到外界因素影响时极易出现锈蚀缺陷并进一步扩展锈蚀缺陷；(3)外界存在的腐蚀性环境如强酸、强碱、Cl-等会破坏不锈钢钝化层，引起不锈钢锈蚀发生。

从201锈蚀缺陷部位进行的金相分析结果来看，缺陷部位基体组织正常，晶粒度均匀，未发现组织异常现象，可以确定201冷轧板退火工艺不是造成此次锈蚀的直接原因。

通过对试样进行非金属夹杂物评定结果可知，试样非金属夹杂物种类多、级别高、数量多。通过对试样表面进行扫描电镜能谱分析知腐蚀缺陷部位存在S、Si元素，S、Si元素为典型的非金属夹杂物成分。由此可知，非金属夹杂物的大量存在是不锈钢锈蚀缺陷发生的重要原因。

扫描电镜能谱分析中发现缺陷部位存在Cl元素，Cl-对不锈钢的腐蚀能力非常强，尤其在环境中Cl-含量大于0.002 5%时，对不锈钢表面钝化膜的破坏作用非常明显。Cl-半径小，穿透能力强，极易穿透氧化膜内极小的孔隙，到达金属表面，并与金属相互作用形成可溶性化合物，使氧化膜的结构发生变化，产生腐蚀。同时Cl-还有很强的可被金属吸附的能力，它们优先被金属吸附，并从金属表面把氧排掉，从而破坏不锈钢表面钝化膜上氧的吸附点，甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成可溶性氯化物，导致不锈钢腐蚀。

图1　试样宏观形貌

(a)抛光前

(b)抛光后

(a)A类夹杂

(b)B类夹杂

(c)C类夹杂

图4　基体组织

由此可知，外界环境中存在的Cl-是造成锈蚀发生的直接原因，材料中存在的大量非金属夹杂物加剧了锈蚀的发生。

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

图5扫描电镜能谱分析结果

Figure 5Analyzed results of enengy spectrum by SEM

2.2　控制措施

要避免出现锈蚀缺陷，必须从生产、存储、运输和使用4个环节进行控制，才能最大限度的降低201不锈钢锈蚀缺陷比例。

2.2.1生产环节

要降低锈蚀比例，在冶炼过程中要注意控制非金属夹杂物水平，减少各类非金属夹杂物。在后续轧制、退火过程中尽量避免在敏化区间长时间停留，防止碳化物析出，避免晶间腐蚀缺陷。

2.2.2存储和运输

无论是海洋气氛空气中的Cl-，还是其他的强酸、强碱环境，一旦超出了不锈钢最高耐蚀能力就会出现锈蚀缺陷，所以要做好钢带防护工作，尽量避免钢带与腐蚀性气氛接触。

2.2.3使用

201不锈钢中由于Mn元素含量较高，耐蚀性较304、316L等不锈钢耐蚀性差，在Cl-、强酸、强碱环境中应选择耐蚀性较好的材料，避免使用201不锈钢。

3　结论

外界环境中存在的Cl-是造成201冷轧板锈蚀发生的直接原因，材料中存在的大量非金属夹杂物加剧了锈蚀的发生。要避免出现锈蚀缺陷，必须从生产、存储、运输和使用各个环节进行控制。

编辑傅冬梅

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

中图分类号：TF764+.1

文献标志码：A