浅析奥氏体不锈钢在加工过程中如何防止铁素体污染

彭亮 梁智

摘要：奥氏体不锈钢是一种常用的结构材料，具有优良的耐腐蚀性、抗高温氧化性。在加工过程中常常受到铁元素污染。本文主要针对奥氏体不锈钢如何防止铁素体污染提出了自己的观点及处理方法。

关键词：奥氏体不锈钢；铁素体污染；除锈方法

0 引言

奥氏体不锈钢作为一种重要的结构材料，具有优良的耐腐蚀性、抗高温氧化性、较低的辐照敏感性、较好的低温力学性能和优良的加工性能被广泛应用于各行行业中，然而在不锈钢零部件制造过程中若与铁素体接触或者表面防护措施不到位，就易产生表面铁素体污染，影响零部件正常工作的稳定性以及水化学工况。本文主要针对奥氏体不锈钢产生铁素体污染进行分析和研究，希望为防止铁素体污染提供参考。

1 产生污染的原因及影响

奥氏体不锈钢零件在加工、转运、装配、储存过程中如果没有做好防护措施，没有与碳钢材质等零件分隔开往往会引起奥氏体零件表面的铁素体污染，导致零件表面铁素体粘附，通常开始为游离的铁素体，这种现象就被叫做铁素体污染。

近年来，随着对产品质量的重视，这种铁素体污染引起了很多公司的重视。从铁素体初始粘附在奥氏体零件上开始，形成初始腐蚀点，慢慢的引起材料的局部腐蚀，从而增大金属溶解率，这会对零件的可靠性及水化学工况带来严重影响，进而影响设备的稳定运行。因此防止铁素体污染在加工过程中尤为重要。

2 加工过程中奥氏体不锈钢防污染的措施及要求

2.1制造过程中的要求

奥氏体不锈钢的制造应在专用场地或封闭的生产车间、应与碳钢制产品严格隔离，用于奥氏体不锈钢成形的工具应避免受到污染（工具清洗和除油），且避免包含铁素体钢，防止铁离子和其他有害杂质污染。

奥氏体不锈钢在制造过程中应使用专用的吊装夹具及其它工艺设备，零件的吊缆宜采用柔性材料（橡胶、塑料等）。进入生产现场的人应穿着不得带有铁钉等尖锐异物的工作鞋，如无法避免应该穿上清洁的鞋套，牛皮紙、纸板、乙烯基胶带应放在人员踩踏的地方。进行机械加工时，冷却液一般采用水机乳化液，切削液中氯和氟含量的和不得大200ppm，硫的含量不得大于200mmp，表面处理时应有独立且配备必要的环境保护措施的场地。

2.2转运、装配、储存要求

奥氏体不锈钢生产场地必须保持清洁、干燥，零部件半成品或成品的堆放需配有木质垫板或盛具箱。奥氏体不锈钢应按照牌号、规格和炉批号分类存放，并作明确标识，与碳钢等原材料有严格的隔离措施。入库时奥氏体不锈钢材料上应有的入库标记，该标记应采用无氟、无硫记号笔书写，不得采用油漆等有污染的物料书写，不得在与介质接触的表面打钢印。

在储存、转运、加工过程中尽可能避免碳钢部件与奥氏体不锈钢之间接触，应配备必要的防铁离子污染和磕划伤的运送工具。

奥氏体不锈钢部件组装时与零件表面接触的用具应选用与零件相适应的不锈钢材料，不得使用可能造成铁素体污染的工具。用于奥氏体不锈钢的包装材料（塑料罩、堵头等）中含卤素或硫量应小于0.10%，经浸滤所释放的氯化物或氟化物的含量均应小于50mmp。

奥氏体不锈钢应采取措施避免与下列物质接触；

—碳钢或低合金钢制造的加工工具、吊装工具、搬运机械及存放工具；

—含有氯化物和其它卤化物的物品。如：润滑剂、清洁剂、包装材料及加工用切削液等；

—易分解出低熔点元素（如：铅、硫、砷等）及其化合物的物品（工具、标记液、药皮焊条、涂料等）。

—不可溶的标记制品。

—在焊接或者热处理过程中，容易在材料表面形成合金和沉积物的物品。

3 除锈方法

当零件加工表面检测到被铁素体污染时，应当采取适当的措施及时清除铁素体污染，主要的除锈方法包括机械清理、化学清理。

3.1机械清理

机械清理包括喷射、磨削、铲销、打磨等方法，可以彻底清除表面的铁素体污染，有利于在不锈钢表面形成一层崭新的致密钝化膜，并且不会引起材料的晶间腐蚀、点腐蚀等。

3.1.1 磨削、刷除

1）用刷除、磨削方法去除零部件的氧化皮、污垢、油漆、型砂等杂质固体颗粒，磨削时必须避免工件局部过热；

2）奥氏体不锈钢工件必须使用由尼龙或不锈钢丝制造的刷子，磨削使用铝基无铁砂轮或碳化钨制造的旋转锉及打磨工具，不得使用碳钢刷清理不锈钢表面。

3）砂轮和砂纸打磨材料不应含有铁、氧化铁、锌或其他可能引起金属表面污染的有害材料。在其他材料上用过的砂轮、砂纸打磨材料及钢丝刷不应用于不锈钢。

4）当对薄壁零件、抛光表面和接近公差的零件除锈时，必须特别小心，避免被机械方法损害。机械除锈后，表面应用热水和毛刷刷洗干净，接着用清洁的热水冲洗。

3.1.3喷射处理

1）喷射磨料为渣沙、或钢丸、或玻璃珠、或轧碎的金刚砂；

3）奥氏体不锈钢的喷射处理选用氧化锆砂或氧化铝砂：

—砂石中不得含铁。在此之前沙石不得用于清理铸铁、碳钢或低合金钢表面，推荐使用清洁、未曾使用过的磨料；

—喷丸时只许用高合金或不锈钢钢丸；

3.2化学除锈

化学清洗主要是酸洗、钝化，酸洗、钝化是一种非常有效的清除奥氏体不锈钢表面铁素体污染的化学方法，可以清除嵌入不锈钢表面的金属污染物、腐蚀产物和可溶性盐等，使不锈钢表面形成致密钝化膜，提高零部件的耐腐蚀性。奥氏体钢工件可用氟硝酸溶液或稀硝酸溶液酸洗，去除表面上的金属污染物和薄的氧化膜。欲除锈的的表面通常在化学处理前要预清洗。当产品的尺寸和形状允许时，建议全部浸入酸洗溶液中，当完全浸入不切实际时，可采用刷拭或者喷淋的方法浸湿表面，亦或者采用湿拖法和酸洗顿化膏剂涂抹法，使用这些糊剂后设备表面应特别仔细的冲洗，过渡酸洗必须避免。能否用酸洗均匀的去除氧化皮取决于所用的酸、酸的浓度、溶液温度和接触时间，不推荐连续30min曝露在酸洗溶液中。大多数酸洗溶液会松动焊接和热处理氧化皮，但不能完全去除氧化皮。用不锈钢刷或毛刷不断的断断续续的刷洗，结合酸洗或者最初的冲洗，有助于去除氧化皮和化学反应的产物。钝化可用硝酸（或等价于硝酸的）溶液或钝化膏进行处理化学除锈后，表面必须彻底冲洗，去除残留的化学剂，呈中性后擦干水迹。

参考文献：

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