304不锈钢管酸洗表面发黑原因分析

 浙江至德钢业有限公司对304不锈钢管酸洗表面发黑现象进行分析，通过金相组织分析发现夹杂物以A、C类夹杂物为主。经退火、酸洗后发黑的304不锈钢管出现严重的晶间腐蚀现象。固溶处理和酸洗实验后,组织内铁素体数量明显减少，晶界上几乎没有碳化物析出，且经固溶处理后的酸洗板板面较白。分析认为304不锈钢贯酸洗表面发黑的主要原因是：退火不当，在晶界上富集大量的碳化物，使材料处于严重的敏化状态，导致酸洗时出现了钢管表面晶间腐蚀，进而造成酸洗表面发黑。

304不锈钢管热轧后经退火、酸洗后，酸洗板表面出现了不同程度发黑现象。为此至德钢业对发黑缺陷样品进行了宏观分析、金相组织分析、电镜能谱分析等，确定发黑部分的组织成分，从而探究酸洗板发黑现象产生的原因，并找出相应的解决方案，以保障产品的顺利生产。

一、试验材料与方法

 选取发黑的304不锈钢管酸洗作为样品，其化学成分实测值与国家标准对照见表。由表可见，304不锈钢管酸洗各元素含量均符合国标要求。观察304不锈钢管酸洗表面发黑情况，并采集宏观图片；磨制金相样，评定非金属夹杂物级别，观察显微组织状态；对表面发黑的304不锈钢管酸洗进行电镜、能谱分析；进行固溶处理与酸洗试验，观察、分析固溶处理后的酸洗板板面情况与显微组织，通过实验结果分析酸洗板发黑的原因。

二、试验结果与分析

 1. 宏观分析

 图为表面发黑的304不锈钢管酸洗与正常酸洗不锈钢管对比图片。由图直观可见，选取的304不锈钢管酸洗样品板面较正常酸洗钢管表面有明显发黑现象。

 2. 金相组织分析

 截取发黑程度不同的两块酸洗板试样进行组织分析，1#为较黑板，2#为较白板。由图所示，经客户退火、酸洗的304不锈钢管酸洗出现了严重的晶间腐蚀情况，对比较黑的板面1#试样与较白的板面2#试样得知，较黑的板面晶间腐蚀情况比较白的板面严重；由图所示，基体组织为奥氏体+成线状分布的铁素体；由图所示，碳化物沿晶界析出严重，材料处于严重敏化状态。由此可以推断，析出的碳化物造成材料产生敏化现象，敏化奥氏体不锈钢沿着或紧挨着晶界发生严重的局部腐蚀破坏，即晶间腐蚀。其产生的主要原因是由于晶粒表面和内部间化学成分的差异，以及晶界杂质或内应力的存在而引起的。

 3. 电镜、能谱分析

 对304不锈钢管酸洗表面晶间腐蚀进行微区成分分析结果见表，由表可知，晶界成分主要为氧化物。

 4. 固溶处理与酸洗试验

 固溶处理可使碳化物相全部或基本溶解，对于降低晶间腐蚀敏感性和防止晶间腐蚀效果明显。因此，对钢管表面发黑的304不锈钢管酸洗进行1050℃，保温10分钟，水冷固溶处理试验，再将固溶处理后的试样用3%HF和10%HNO3进行酸洗处理。试验结果如下：如图所示，经过固溶处理、酸洗后的酸洗板板面较白，基体组织为奥氏体+少量的条状铁素体，放大到1000倍观察晶界上几乎没有碳化物析出。由此可知，碳化物的析出是酸洗板发黑的主要原因。固溶处理后的酸洗板碳化物析出现象消失，从而大大改善了酸洗板发黑现象。

三、结果讨论与工艺优化

 显微组织分析得知，经退火、酸洗的304不锈钢管酸洗表面出现了严重的晶间腐蚀，且板面较黑的1#试样比板面较白的2#试样晶间腐蚀严重，由此可见，酸洗板表面发黑程度与晶间腐蚀有关，晶间腐蚀越严重，板面越黑。同时发现，经客户退火酸洗的304不锈钢管酸洗组织处于严重的敏化状态，即沿晶界有大量的碳化物析出。将发黑的酸洗304不锈钢管进行固溶处理与酸洗处理，样品经1050℃、保温10分钟水冷后，组织内铁素体数量明显减少，晶界上几乎没有碳化物析出，且经固溶处理后的酸洗板板面较白。由此可断定，本厂304不锈钢管酸洗表面发黑的主要原因是：退火不当，晶界上富集大量的碳化物，使材料处于严重的敏化状态，从而导致酸洗时出现了板面晶间腐蚀，进而造成酸洗板板面发黑现象。为了解决上述问题，可对304不锈钢管进行固溶处理，以降低晶间腐蚀敏感性和防止晶间腐蚀。同时，也可采用均匀化处理、添加稳定剂、严格控制碳含量及杂质元素在奥氏体不锈钢晶界的含量等，都是降低晶间腐蚀的有效措施。

四、结论

 304不锈钢管由于退火不当，在晶界上富集大量的碳化物，使材料处于严重的敏化状态，导致酸洗时出现了不锈钢管表面晶间腐蚀，进而造成酸洗板板面发黑现象。固溶处理可有效降低晶间腐蚀，从而解决酸洗钢管表面发黑问题。