酸洗时产生的缺陷引起的损坏事故

张永友

摘要：本文讨论了机械加工后，为了去除鳞片而进行的酸洗所涉及到的有关问题.包括酸洗后产生的缺陷，缺陷形成的基理，缺陷的形态，缺陷存在的部位，影响缺陷的因素，以及避免酸洗缺陷的措施.并分别举出了一些实例，以供同行参考.

关键词：酸洗;氢脆;抑制剂;蚀坑

引言

在机械产品加工或处理的最后阶段，往往为了除去产品表面的鳞片而进行酸洗，或者为了预防腐蚀，进行电镀.在酸洗过程中，会发生一系列的化学反应，使得铁原子变为阳离子，并发生了溶解，而原先存在于酸液中的氢，发生了还原，变成了氢的原子.这样的化学反应有可能在产品内部留下隐患，造成产品在使用过程中发生事故.因为，在酸洗工艺不适当的时候，铁原子的溶解会造成蚀坑.例如，使用过期了的酸液，或使用未加入抑制剂的酸液，或者产品在酸洗之前在轧制过程中有鳞片被埋入，而使得在酸洗过程中形成了微电池.在酸洗产品时，或者电镀产品时，因为使用了酸液，化学反应产生了原子态的氢.，氢原子的一部分会在钢铁内部形成固溶体，使产品的脆性增加.氢原子的另一部分互相结合形成氢分子，成为氢气而上浮.上浮的氢气一部分会逸出，还有一部分会和夹杂物一样，在晶界或相界等不致密的地方析出.此时，如果氢气数量多，会产生非常大的气体压力，受这种压力的直接作用，产品材料如果是塑性好的软钢，就形成气孔，产品材料如果是塑性不好的硬钢，就会产生裂纹.预防的办法是往酸中添加抑制剂，同时，酸洗之后，将钢制产品置放在库房里，伴随着时间的推移，产品内部固溶的氢，由于原子半径小，扩散容易，大部分会向外部逸出.从而消除氢脆的隐患.如果想加快进度，也可以将钢制产品加热到150度左右，届时，氢原子的扩散及逸出会比室温下快很多，从而显著地提高生产效率.

1   酸洗缺陷的形态

一般情况下，酸洗后的钢件，会形成蚀坑.蚀坑的分布状况是无序的，但不尽然;有时也会以条状，带状或行列状的形式出现.某产品在精加工工序的初期阶段进行了酸洗，产生了酸洗蚀坑.该酸洗蚀坑同材料轧制引起的缺陷有相似之处，并不能凭肉眼明确地加以区别.蚀坑也可能沿轧制方向成行地出现.酸洗后的工件表面如果有小坑，既有可能是轧制导致的缺陷，也不能排除是酸洗造成的蚀坑.某带钢在一侧的表面上，沿轧制方向成行排列着小坑，另一条带钢在正反两面，在垂直于轧制方向上分布着许多小坑.经过分析机器判断，结论是点状腐蚀.不是轧制引起的缺陷.因为：在金相检查中发现这种缺陷没有氧化铁皮的痕迹，也就是没有出现敞开的孔，那么它的成因显然是酸洗造成的蚀坑.另外，成行的酸洗蚀坑有时也会在酸洗过的钢丝上出现.蚀坑的出现很有规律：主要排列在钢丝的特定母线上.该母线是拉制成卷材的钢丝，其各个圈在酸洗槽中堆放时，发生了互相接触的地方.还有，某冷轧带钢的表面上，出现了特殊的斑点状的表面缺陷.究其原因是在酸洗槽中长时间附着有板状铁鳞.在显微镜下观察，有缺陷的地方是酸洗造成的蚀坑，在工件表面偏下一点的地方，有成行排列的炉渣夹杂物，该夹杂物含铝量高，它促进了这种缺陷的生成.

下面是由于列状夹杂物析出氢而产生气孔的例子：某耐蚀不锈钢拉深制作的罐密封性不好，不能使用，其原因是在罐的表面发现带状缺陷气孔，气孔的大部分已经裂开，通过观察断面的研磨面，裂纹是在表层下面的列状夹杂物处产生的.这些列状夹杂物主要由硫化钛所构成.这些夹杂物是在浇注板坯时形成的块状夹杂物，在随后的轧制加工时被压延成了列状.后来又进行了酸洗，酸洗时氢在列状夹杂物的周围析出.这些析出的氢在最初的中间退火中，形成了较大的气体压力，使钢的薄表层拱起.详细分析损坏事故发生的原因，是由于酸洗溶液不适当，或者是下面就要讨论的过度酸洗.

2   酸洗程度的影响

酸洗程度包含两层意思，其一是酸洗时间的长短，其二是酸洗时采用的是强酸还是弱酸.即酸液的化学成分及其浓度，这也是不能忽视的一个问题.直径为15毫米的易切削钢轧制线材，在硫酸中被过度酸洗，酸洗后其表面粗糙，在以后的冷加工中表面产生了裂纹.对其进行拉伸试验，也发生了裂纹.总结起来是：经过强酸或长时间酸洗的钢丝，受到塑性变形时，表面会发生剥离，产品性能下降，尤其是.断面收缩率明显下降，只有24%.而未酸洗的轧制线材的表面是平滑的，断面收缩率高达62%.还有如下的现象应该注意，将经过酸洗的钢丝加热到400度，然后再进行拉伸试验，其断面收缩率會大幅上升，达到65%.还有一个重要现象是，该钢丝在库房里放置几周之后，也经过400度的加热，从每100克的钢丝中，将释放出2.8毫升的氢气.而没有被酸洗的钢丝，氢气的释放量下降到八分之一，每100克钢丝，只释放出0.36毫升的氢气，

3   缺陷存在的部位

氢气的析出及聚集，容易发生在夹杂物的周围.因此，非金属夹杂物和酸洗气泡之间存在一定的联系.某沸腾钢制成的钢板的显微组织，反映出这种联系特别明显.强酸洗之后，气泡主要出现在钢锭的心部，原因是心部有较多的偏析发生，非金属夹杂物都聚集在该处，而在纯净度高的钢锭表面很少出现氢气的气孔或气泡.某镇静钢钢锭在被轧平之后，其硅酸盐夹杂物的周围也存在氢气的气泡.所以得出的结论是：即使不存在相当大的夹杂物，只要经过了酸洗无论是镇静钢还是沸腾钢，，钢件内部都会存在酸洗气泡.要预防酸洗气泡引起的损坏事故，根本办法不是依靠获取高纯净度的特殊钢（比如镇静钢），而是通过采用合理的酸洗工艺来实现.

在加工材料酸洗之后又进行加热，有两种情况：

1.为了清洗酸洗附着物.

2.为了清洗热浸镀而黏附上的熔融金属，

具体操作是：将工件放入沸腾的热水中煮一段时间，无论哪种情况，加热时，氢气气泡的逸出都会比不加热多几倍.

4   酸洗脆性的实例

前面提到过，酸洗时形成的氢气存在于钢件内部，会增加钢的脆性.某不锈钢刃具，不慎进行了深度酸洗，导致了酸洗裂纹.对于氢脆裂纹而言，钢本身的抗拉强度越高，氢脆危害越大，越容易发生氢脆裂纹.钢在淬火成马氏体组织时，由于其内部应力高，所以特别容易发生氢脆.因此，为了搞清淬火钢产生裂纹的原因，是不宜进行酸洗的.因为酸洗也会产生裂纹.基于这样的原因，使得无法搞清裂纹到底是淬火产生的还是酸洗产生的.

5   结束语

酸洗是产品机械加工工艺过程中的一个必不可少的环节，如果酸洗工艺不当，将会导致蚀坑，氢脆，气孔等缺陷，从而使得产品在随后的使用过程中发生损坏事故.

根据上面的分析和论证，为防止酸洗缺陷所引起的损坏事故，应该尽量做到以下三点：

1，缩短酸洗的时间;

2，适时用新酸代替旧酸，尽量使其不含氰化氢之类的氢化物;

3，在酸洗槽中添加适当的抑制剂.

参考文献

[1]刘军 酸洗液的成分研究 [J] 钢铁 2014（12）45-46

[2]于立 氢脆形成的基理 [J]南方农机 2012（6）76-77