铁素体不锈钢热轧钢带的硫酸-硝酸溶液酸洗工艺的探讨.pdf

铁条体不铡热轧钢带的硫酸一硝酸液酸先さ的探讨
槌永雅光(日)等
摘要:热轧退火430不锈钢带的铁鳞只能靠在酸洗过程中基体金属的溶解来清除。430不锈钢的
工业用酸洗溶液为硫酸溶液。硏究发现,在硫酸溶液中添加硝酸能将基体金属的溶解速度提高到
2~4倍。另外,在硫酸酸洗洗溶液中添加硝酸还可减少因P的偏析引起的晶间腐蚀,改善酸洗表面
的平滑性
关键词:不锈钢;酸洗;溶解速度;晶间腐蚀;硫酸;硝酸;缺Cr层;P偏析;晶界
序
2实验方法
不锈钢热轧钢带或热轧一退火钢带的表面生
成了化学稳定的Cr氧化物一氧化铁鳞。在清除这2.1试验材料
种氧化铁鳞的不锈钢酸洗过程中,靠氧化铁鳞自身
酸洗性探讨对象是SUS430钢的厚4mm、实际热
的溶解是不能除去的,因此通过基体金属的溶解达轧态钢带和再将该钢带经850℃×4小时热处理的
到除铁鳞的目的。所以,为了提高除铁鳞的效率,使钢带。表1为试验材料的化学成分。为了评价基体
基体金属暴露于酸洗溶液的机械除铁鳞处理是一的溶解能力和酸洗后的表面性状,试样按4t
种很重要的工艺,并实施喷丸清理和弯曲等处理。20W×30儿m的形状进行机械加工,然后整个表面用
另外,基体金属的溶解速度在很大程度上影响除铁320号湿式砂纸研磨,供试验之用
鳞速度,因此确立基体溶解能力大的酸洗工艺从提
表1工业用430不锈钢带的化学成分
高生产率的角度来看是非常重要的。而对于酸洗后
的表面质量来说,重要的是冷轧酸洗后的钢带时不
Fe
C
Mn
发生导致折叠缺陷的晶界腐蚀沟(晶界微槽)等局し余量16.180.37?0.0510.1410.02210.00
部腐蚀
据报道,为了提高酸洗效率和改善酸洗后的表
供试验的钢带分别为具有「晶界缺Cr层」和
面性状,考虑原材料的生产过程,选择适宜的酸洗P晶界偏析」晶界特性的两种?即,「实际热轧态
溶液的酸种、酸浓度或温度条件都是很重要的。但钢带」由于在50℃的150g/L硝酸-50g/L氢氯酸溶
对酸洗机理等系统的研究报告很少。
液中经90s的侵蚀处理发生晶界腐蚀沟,在80℃的
本研究用实际SUS430热轧钢带,针对在硫酸的
00g/L硫酸溶液中经90s的酸洗不发生晶间腐蚀
基础上添加硝酸的硫酸一硝酸溶液,就提高基体金沟,因此具有发生起因于「晶界缺Cr层」的晶间腐
属的溶解能力和改善酸洗后的表面性状的条件及蚀的特征。而「850℃热处理钢带」在50℃的
其机理进行了探讨。
150g/L硝酸溶液-50g/仉氢氟酸溶液中经90s的侵
蚀不发生晶间腐蚀沟,但在80℃的300gL硫酸溶
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液中经90s的酸洗则发生晶间腐蚀沟,因此具有发
生起因于「P晶界偏析」的晶问腐蚀的特征。
601?SUS430
H2SO、3009/C
另外,对于试样,为了探讨晶界偏析的P量在
溶解速度
く基础)
90C. 60 sec
酸洗溶液中的溶解特性,用试验真空熔化炉熔制
80mm见方的钢锭,该钢锭以SUS430钢成分为基础,
40
P含量只在0.024~0.4质量%的范围内变化。用试
验热轧机制成厚4mm的热轧材。这种热轧材再经
1000℃×10分热处理后进行水冷,以制成P得到固
溶的试样。该试样也和实际热轧钢带和850℃热处
理钢带一样除去表面氧化铁鱗,并用320号湿式砂
纸研磨表面,供试验之用。
HNO3浓度(g/L)
2.2酸洗试验方法
[1]溶解速度(μm/min)[2]HNO。浓度《g/L)[3]基础
硫酸一硝酸溶液中的酸洗试验是在80℃的图1在90℃3004?Ho,+NO,溶液中酸洗60s时金属
300g/L硫酸溶液的基础上添加0~80g/L的硝酸,
溶解速度与HNO。浓度的关系
按比液量约80mL/cm2进行。酸洗溶液温度的影响在
酸洗实验过程中的反应,在硝酸添加量0
50~100℃的温度范围内探讨。另外,关于酸洗溶液72g/L的浓度范围内属于活性溶解型,随着硝酸添
中溶入离子的影响,则溶入量按SUS430钢在0~加量的增加,发生的气体量和红热度增大,但在硝
110g/L的浓度范围内进行探讨。
酸浓度75g/L以上则观察不到气体的发生。
基体金属在酸洗溶液中的溶解速度,通过称量
图2为在300g/L硫酸单一溶液中和300g/L硫
酸洗前后的重量,由重量减少量计算出平均溶解深酸-50g/L硝酸溶液中金属溶解速度与温度关系的
度,按单位时间的溶解量(um/min)表示。评价酸 Arrheninus测定结果。图2中斜度的变化表明反应
洗后表面性状的方法是,用光学显微镜观察晶间腐活化能发生了变化。也就是说,添加硝酸的溶液中
蚀沟的发生状态,晶间腐蚀沟的深度和宽度用激光的斜度比硫酸单一溶液中的斜度稍小一些。这种结
显微镜确定,并用粗糙度计测定表面粗糙度Rz。酸果暗示,硫酸一硝酸溶液中的溶解反应机理与硫酸
洗溶液中的电化学特性(腐蚀电位、极化曲线)用单一溶液中有所不同。
电位恒定器测定。
溶解速度(um/nin)
00908070
3实验结果与考察
3.1硫酸一硝酸酸洗的溶解速度
速
图1为实际热轧态SUIS430钢带由于90℃
300g/L硫酸溶液中添加0~80gL硝酸引起的溶解
速度变化的测定结果。从该结果可以看出,基体金
属的溶解速度在72g/L之前随着硝酸添加量的增
加而增加。也就是说,在硫酸单一溶液中的溶解速
H2S04
+HNO1509/4
度为14um/min,而添加72g/几L的硝酸,其值则增加
1日AH2so36g/
到58um/min,提高了近3倍。另一方面,如果硝酸
05上SUS430
浓度增加到75g/L以上,溶解速度则减小到检不出
1ノTx103
的程度。
[1]溶解速度(μm/min)[2]温度(℃)
图2在300g/ALHS0-50g/LHNO3溶液和300g/LH2S0
溶液中金属溶解速度与温度的关系