廚具用409L 鐵素體不銹鋼銹蝕缺陷分析

羅 瑞， 王志軍

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司技術(shù)中心， 山西 太原 030003）

409L 系鐵素體不銹鋼與碳鋼相比具有優(yōu)異的耐蝕性和抗高溫氧化性，此外還具有良好的成型性和焊接性能，且價(jià)格低廉，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)排氣管部件加工制造[1-2]。但隨著人們對(duì)409L 系鐵素體不銹鋼易加工、低成本以及長(zhǎng)壽命等特性的認(rèn)識(shí)提高，其逐漸向非汽車(chē)排氣管部件應(yīng)用，如廚具、換熱器、箱體等應(yīng)用。本文針對(duì)409L 鐵素體不銹鋼冷板在沖壓大鍋后發(fā)現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象進(jìn)行了分析。

1 鍋具制作流程以及發(fā)生銹蝕缺陷情況

鍋具制作工藝流程：409L 系鐵素體不銹鋼冷軋卷（厚度規(guī)格：2.0 mm）經(jīng)過(guò)磨砂處理，覆膜后縱向分條，然后經(jīng)橫切、切圓、沖壓等工序，制作成鍋具，修邊后與其他組件組裝成成品。在成品鍋具去掉覆膜后發(fā)現(xiàn)類似“砂眼”缺陷，分布無(wú)規(guī)則，呈現(xiàn)點(diǎn)狀分散分布，大小在直徑1～2 mm 左右，用電磁爐加熱（鍋內(nèi)放入自來(lái)水），2～3 h 后鍋具表面就出現(xiàn)了明顯銹蝕現(xiàn)象，如圖1 所示。

圖1 鍋具點(diǎn)狀缺陷

發(fā)生409L 系鍋具點(diǎn)狀缺陷材料的成分及性能見(jiàn)表1。從分析結(jié)果可以看出，材料能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表1 不銹鋼板材的主要化學(xué)成分和性能

2 失效分析

首先對(duì)2.0 mm 厚的成品鍋具缺陷部位切取典型試樣（見(jiàn)圖2），缺陷試樣有堅(jiān)硬手感，利用掃描電子顯微鏡（SEM）進(jìn)行缺陷部位形貌觀察，然后利用能譜分析缺陷部位成分，以判斷缺陷產(chǎn)生原因。

圖2 檢測(cè)試樣（1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)為缺陷位置）

2.1 檢測(cè)結(jié)果

利用掃描電鏡能譜分析結(jié)果：1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)試樣檢測(cè)均主要為碳化硅和金屬氧化物，其余為污染物成分，缺陷呈“疤狀”，表現(xiàn)為壓入（1號(hào)、2號(hào)）或附著（3號(hào)）狀態(tài)，具體如下頁(yè)圖3 所示。

2.2 缺陷形成原因分析

鍋具制作過(guò)程中409L 系鐵素體不銹鋼冷軋卷要求經(jīng)過(guò)磨砂處理，而磨砂料的主要成分為SiC，未被清理干凈的磨削，在覆蓋后也未經(jīng)檢驗(yàn)，直接下料后沖壓制鍋后殘留到其表面形成圖2 缺陷。雖然409L 含有一定的Ti 元素，強(qiáng)碳化物形成元素Ti 優(yōu)先與C 形成碳化物TiC，使得409L 的貧Cr 現(xiàn)象減輕，也降低了產(chǎn)生晶間腐蝕的傾向；但不銹鋼的點(diǎn)蝕可能發(fā)生在晶界，也可能發(fā)生在析出相、位錯(cuò)、腐蝕活性?shī)A雜物及表面鈍化膜受到破壞處等。當(dāng)用此類帶有缺陷鍋開(kāi)水時(shí)，磨削破壞了原有的鈍化膜，在含Cl-離子的中性水中，以此鈍化薄弱處為中心發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)式見(jiàn)公式（1）、公式（2）、公式（3）[3]，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)金屬（M）元素，如Cr、Fe 等，被從基體剝離，發(fā)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象，隨后與氧結(jié)合形成黃色或黑色物質(zhì)，即金屬氧化物。

3 結(jié)論

1）409L系鐵素體不銹鋼成品鍋具表面去掉覆膜后發(fā)現(xiàn)類似的“砂眼”缺陷，主要為磨砂工序磨削殘留所致。

2）在鍋具后期發(fā)生銹蝕主要是由于成品表面鈍化膜受損破壞，在此薄弱位置發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而發(fā)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。

圖3 檢測(cè)試樣（1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)）微觀圖及能譜分析