• 不锈钢产品材料分析生锈预防及盐雾测试

    2015-5-11


    HRT不锈钢球盐雾测试结果: 316L不锈钢球为100小时以上,316不锈钢球为72小时以上 ,304不锈钢球为48小时左右。以下为不锈钢产品材料及盐雾测试详细分析——  不锈钢是耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。又称不锈耐酸钢。实际应用中,常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢,而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异,前者不一定耐化学介质腐蚀,而后者则一般均具有不锈性。
      不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素,当钢中含铬量达到1.2%左右时,铬与腐蚀介质中的氧作用,在钢表面形成一层很薄的氧化膜( 自钝化膜),可阻止钢的基体进一步腐蚀。除铬外,常用的合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等,以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。


    不锈钢通常按基体组织分为:

    1、铁素体不锈钢。含铬12%~30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高 , 耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。

    2、奥氏体不锈钢。含铬大于18%,还含有 8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好,可耐多种介质腐蚀。

    3、奥氏体 - 铁素体双相不锈钢。兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点,并具有超塑性。

    4、马氏体不锈钢。强度高,但塑性和可焊性较差。

    5、沉淀硬化型不锈钢。具有有很好的成形性能和良好的焊接性,可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用。

    按成分可分为Cr系(SUS400)、Cr-Ni系(SUS300)、Cr-Mn-Ni(SUS200)及析出硬化系(SUS600)。


    不锈钢为什么耐腐蚀?
    所有金属都和大气中的氧气进行反应,在表面形成氧化膜。不幸的是,在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化,使锈蚀不断扩大,最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属(例如,锌,镍和铬)进行电镀来保证碳钢表面,但是,正如人们所知道的那样,这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏,下面的钢便开始锈蚀。不锈钢的耐腐蚀性取决于铬,但是因为铬是钢的组成部分之一,所以保护方法不尽相同。在铬的添加量达到10.5%时,钢的耐大气腐蚀性能显著增加,但铬含量更高时,尽管仍可提高耐腐蚀性,但不明显。原因是用铬对钢进行合金化处理时,把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面,防止进一步地氧化。这种氧化层极薄,透过它可以看到钢表面的自然光泽,使不锈钢具有独特的表面。而且,如果损坏了表层,所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理,重新形成这种"钝化膜",继续起保护作用。 因此,所有的不锈钢都具有一种共同的特性,即铬含量均在10.5%以上。


    布氏硬度

    用一定直径的钢球或硬质合金球,以规定的试验力(F)压入式样表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径(L)。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS(钢球)表示,单位为N/mm2(MPa)。 其计算公式为:F/π(d/2)2 式中:F--压入金属试样表面的试验力,N;D--试验用钢球直径,mm; d--压痕平均直径,mm。 测定布氏硬度较准确可靠,但一般HBS只适用于450N/mm2(MPa)以下的金属材料,对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中,布氏硬度用途最广,往往以压痕直径d来表示该材料的硬度,既直观又方便。 布氏硬度试验还可用于有色金属和软钢,采用小直径球压头可以测量小尺寸和较薄材料。布氏硬度计多用于原材料和半成品的检测,由于压痕较大,一般不用于成品检测。举例:120HBS10/1000/30:表示用直径10mm钢球在1000Kgf(9.807KN)试验力作用下,保持30s(秒)测得的布氏硬度值为120N/ mm2(MPa)。 以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。


    洛氏硬度
    洛氏硬度试验采用三种试验力,三种压头,它们共有9种组合,对应于洛氏硬度的9个标尺。这9个标尺的应用涵盖了几乎所有常用的金属材料。最常用标尺是HRC、HRB和HRF,其中HRC标尺用于测试淬火钢、回火钢、调质钢和部分不锈钢。这是金属加工行业应用最多的硬度试验方法。HRB标尺用于测试各种退火钢、正火钢、软钢、部分不锈钢及较硬的铜合金。HRF标尺用于测试纯铜、较软的铜合金和硬铝合金。HRA标尺尽管也可用于大多数黑色金属,但是实际应用上一般只限于测试硬质合金和薄硬钢带材料。 表面洛氏硬度试验采用三种试验力,两种压头,它们有6种组合,对应于表面洛氏硬度的6个标尺。表面洛氏硬度试验是对洛氏硬度试验的一种补充,在采用洛氏硬度试验时,当遇到材料较薄,试样较小,表面硬化层较浅或测试表面镀覆层时,就应改用表面洛氏硬度试验。这时采用与洛氏硬度试验相同的压头,采用只有洛氏硬度试验几分之一大小的试验力,就可以在上述试样上得到有效的硬度试验结果。表面洛氏硬度的N标尺适用于类似洛氏硬度的HRC、HRA和HRD测试的材料;T标尺适用于类似洛氏硬度的HRB、HRF和HRG测试的材料。


    HRC标尺的使用范围是20~70HRC,当硬度值小于20HRC时,因为压头的圆锥部分压入太多,灵敏度下降,这时应改用HRB标尺。尽管HRC标尺被规定的上限值为70HRC,但是当试样硬度大于67HRC时,压头尖端承受的压力过大,金刚石容易损坏,压头寿命会大大缩短,因此一般应改用HRA标尺。HRA标尺的使用范围是20-88HRA,由美国标准ASTM E140可以获得以下换算关系: 27HRA≈30HRB
    60HRA≈100HRB≈20HRC 85.6HRA≈68HRC


    可见,HRA标尺的测试范围涵盖了从软钢(HRB)、硬钢(HRC)到硬质合金的硬度范围。然而,事实上HRA标尺很少用于测试软钢,主要用于测试薄硬钢板、深层渗碳钢和硬质合金。在硬质合金方面,由于技术进步,有些材料硬度已达到93-94HRA,这已超出标准规定。工程上超出HRA高端的测量范围已成为惯例。 HRA标尺有一个特殊用途。在使用洛氏硬度计测试钢试样时,如果不知试样是软钢还是硬钢,可先用HRA标尺试测一下,当硬度值小于60HRA时可改用HRB标尺,当硬度值大于60HRA时可改用HRC标尺。


    HRB标尺的使用范围是20~100HRB,当硬度值低于20HRB时,由于钢球的压入深度过大,金属蠕变加剧,试样在试验力作用下的变形时间延长,测试值准确度降低,此时应改用HRF标尺。当硬度值大于100HRB时,因为钢球压入深度过浅,灵敏度降低,精度下降,此时应改用HRC标尺。在使用HRB标尺测试钢试样时,一个特别值得注意的地方是:当预先不知道试样是软钢还是硬钢时,决不可使用HRB标尺做测试,因为用钢球压头误测了淬火钢,钢球就可能会变形,钢球压头就会损坏,这是钢球压头损坏的主要原因。遇到这种情况时应先用金刚石压头,用HRA标尺测试一下,再决定是用HRB还是用HRC。 HRF标尺的使用范围是60~100HRF。HRF标尺是国外使用较多的一个标尺,它是测试纯铜和较软的铜合金材料很好的检测手段。但是在我国,也存在标准硬度块短缺的问题,它的应用也受到了限制。 HRG标尺适用于HRB值接近100的材料,对于铍青铜、磷青铜、可锻铸铁这些硬度范围介于HRB标尺的高端和HRC标尺低端的材料,如果改用HRG标尺,就可以大大改善测试的灵敏度,提高测试精度。分为金属类洛氏硬度,塑料类洛氏硬度(HRR)。


    什么是金属锈蚀?金属锈蚀的原因主要是什么?如何进行金属制品的防锈? 金属锈蚀,是指金属受到周围介质的化学作用或电化学作用而被损坏的现象。从金属锈蚀的类型区别,有的属于化学锈蚀,有的则属于电化学锈蚀。就金属锈蚀的原因分析,既有金属本身的因素,也有大气中各种因素的影响。(1)控制和改善储存条件。金属商品储存的露天货场,要尽可能远离工矿区,特别是化工厂,应选择地势高、不积水、干燥的场地。较精密的五金工具、零件等金属商品必须在库房内储存,并禁止与化工商品或含水量较高的商品同库储存。(2)涂油防锈。在金属制品表面涂(或浸或喷)一层防锈油脂薄膜。防锈油分为软膜防锈油和硬膜防锈油两种。软膜防锈油防锈能力稍差,但容易用有机溶剂清除;硬膜防锈油防锈能力强,但油膜不易清除。软膜防锈油的使用有按垛油封、按包油封、个体油封等三种。硬膜防锈油多用于露天存放的钢材,方法以喷涂为佳。防锈油都具有易燃成分和一定的毒性。(3)气相防锈。一些具有挥发性的化学药品,在常温下迅速挥发,并使空间饱和。这些化学药品挥发出来的气体物质吸附在商品表面,可以防止或延缓商品的锈蚀。气相防锈剂有气相防锈纸、粉末法、溶液法等。


    金属盐雾试验作业指导

    一、目的
    对金属配件及产品在正常使用、储存或运输途中考核材料及其防护层的抗盐雾腐蚀的能力。

    二、范围
    适用于本公司所有金属配件及产品,包括原材料、来料、制程过程的半成品及成品的防锈能力检验。

    三、样品数
    检验试验的样品数1~3PCS。

    四、内容
    4.1 试验条件
    4.1.1 试验设备在试验空间内的工作温度为35±2℃,盐雾箱内的温度为37±2℃。
    4.1.2 进气压力为0.3-0.4Mpa,喷雾压力为0.05-0.17Mpa(通常优先0.1Mpa的压力做测验)。
    4.1.3 采用连续雾化方式,试验时间为24h。雾化时必须防止油污、尘埃等杂质和喷射空气的温湿度影响到工作空间的试验条件。
    4.1.4 盐雾应充满盐雾箱内所有暴露空间,盐雾沉降量用面积为80cm干净收集器放置空间内任意点,在收集周期内平均每小时收集应有1.0ml~2.0ml的溶液。收集器应放置在不被试验样品遮盖的位置,并避免其它方面的冷凝物进入收集器。
    4.2 试验溶液
    4.2.1 盐溶液采用氯化钠(化学纯、分析纯)和蒸馏水或去离子水配制,其浓度为(5±0.1)%;雾化后的收集液,除挡板挡回部分外不得重复使用。
    4.2.2 试验用盐应为高质量的氯化钠(NaCl);其中氯化钠的含量不超过10%,总杂质含量不超过0.3%。配制盐溶液时,应将(5±1)份盐(按质量)溶解在95份蒸馏水或去离子水(按质量)内,搅拌均匀。
    4.2.3 盐溶液雾化前的PH值在温度为20℃±2℃时应在6.5-7.2之间。配制盐溶液时,可采用化学纯稀盐酸或氢氧化钠的溶液来调整PH值,但浓度仍须符合上述第4.2.2条的规定(每配制一批新溶液都必须测定PH值)。
    4.3 试验程序
    4.3.1初始检测——试验前,试验样品必须进行外观检查,试验样品表面必须干净,无油污、无临时的保护层和其它杂质。
    4.3.2 预处理——对即将试验的样品进行清洁,所用的清洁方法应不影响盐雾对样品的作用;试验前应尽量避免用手直接触摸已经清洁过的样品表面。

    4.3.3 样品放置要求
    ① 平板样品受试验面应与垂直方向成30°角;
    ② 样品不得相互接触,样品上的盐溶液不得滴落在其它样品上; ③ 试验时盐雾不得直接喷射到样品上。
    4.3.4 试验条件——样品放置好后,按4.1试验条件要求进行试验。
    4.3.5 恢复——试验结束后,用流动自来水轻轻洗去样品表面的盐沉积物;再在温水中漂洗,漂洗水温不得超过35℃;然后在标准大气压条件下放置1-2min。
    4.3.6检测——恢复后的试验样品应及时进行检查,要求样品表面无起泡、氧化、生锈,并记录结果。





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