厨具用409L 铁素体不锈钢锈蚀缺陷分析

罗 瑞， 王志军

（山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心， 山西 太原 030003）

409L 系铁素体不锈钢与碳钢相比具有优异的耐蚀性和抗高温氧化性，此外还具有良好的成型性和焊接性能，且价格低廉，广泛应用于汽车排气管部件加工制造[1-2]。但随着人们对409L 系铁素体不锈钢易加工、低成本以及长寿命等特性的认识提高，其逐渐向非汽车排气管部件应用，如厨具、换热器、箱体等应用。本文针对409L 铁素体不锈钢冷板在冲压大锅后发现点蚀现象进行了分析。

1 锅具制作流程以及发生锈蚀缺陷情况

锅具制作工艺流程：409L 系铁素体不锈钢冷轧卷（厚度规格：2.0 mm）经过磨砂处理，覆膜后纵向分条，然后经横切、切圆、冲压等工序，制作成锅具，修边后与其他组件组装成成品。在成品锅具去掉覆膜后发现类似“砂眼”缺陷，分布无规则，呈现点状分散分布，大小在直径1～2 mm 左右，用电磁炉加热（锅内放入自来水），2～3 h 后锅具表面就出现了明显锈蚀现象，如图1 所示。

图1 锅具点状缺陷

发生409L 系锅具点状缺陷材料的成分及性能见表1。从分析结果可以看出，材料能满足标准的要求。

表1 不锈钢板材的主要化学成分和性能

2 失效分析

首先对2.0 mm 厚的成品锅具缺陷部位切取典型试样（见图2），缺陷试样有坚硬手感，利用扫描电子显微镜（SEM）进行缺陷部位形貌观察，然后利用能谱分析缺陷部位成分，以判断缺陷产生原因。

图2 检测试样（1号、2号、3号为缺陷位置）

2.1 检测结果

利用扫描电镜能谱分析结果：1号、2号、3号试样检测均主要为碳化硅和金属氧化物，其余为污染物成分，缺陷呈“疤状”，表现为压入（1号、2号）或附着（3号）状态，具体如下页图3 所示。

2.2 缺陷形成原因分析

锅具制作过程中409L 系铁素体不锈钢冷轧卷要求经过磨砂处理，而磨砂料的主要成分为SiC，未被清理干净的磨削，在覆盖后也未经检验，直接下料后冲压制锅后残留到其表面形成图2 缺陷。虽然409L 含有一定的Ti 元素，强碳化物形成元素Ti 优先与C 形成碳化物TiC，使得409L 的贫Cr 现象减轻，也降低了产生晶间腐蚀的倾向；但不锈钢的点蚀可能发生在晶界，也可能发生在析出相、位错、腐蚀活性夹杂物及表面钝化膜受到破坏处等。当用此类带有缺陷锅开水时，磨削破坏了原有的钝化膜，在含Cl-离子的中性水中，以此钝化薄弱处为中心发生电化学反应，其化学反应式见公式（1）、公式（2）、公式（3）[3]，通过电化学反应金属（M）元素，如Cr、Fe 等，被从基体剥离，发生点蚀现象，随后与氧结合形成黄色或黑色物质，即金属氧化物。

3 结论

1）409L系铁素体不锈钢成品锅具表面去掉覆膜后发现类似的“砂眼”缺陷，主要为磨砂工序磨削残留所致。

2）在锅具后期发生锈蚀主要是由于成品表面钝化膜受损破坏，在此薄弱位置发生电化学反应，从而发生点蚀现象。

图3 检测试样（1号、2号、3号）微观图及能谱分析