023-86669155
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李志義1，2，李曉澎1，2，校平1，劉遠波1
（1.重慶義揚機電設(shè)備有限公司,重慶 400042; 2.重慶長江工業(yè)爐公司, 重慶 401329;）
前言：我們希望從事自然科學(xué)研究時，多多考慮一下“環(huán)境效應(yīng)”我們認為失效分析的研究應(yīng)該在產(chǎn)品設(shè)計時，提前進入視線。也就是預(yù)防為主，而不應(yīng)該是失效了，生病住院再來失效分析。而且那種事后失效分析，有的舉例在我們看：知其一而不知環(huán)境效應(yīng)帶來的未知數(shù)。
環(huán)境效應(yīng)：初略用下圖表示
關(guān)鍵詞：環(huán)境效應(yīng)、失效分析，服役如初的壽命。
1、鋼的純度、偏差度：
1.1世界**品牌德國SEW減速機公司，原材料的訂貨：要求氫含量≤2PPm氧含量≤20PPm
夾雜物：氧化物≤1級，硫化物≤1級，而我們兵器用的槍炮鋼，氧化物≤1.5級，硫化物≤1.5級，二者之加≤2.5級。
原材料在冶煉澆鑄：推薦用真空抽氣（脫氧脫氫），電磁、震動攪拌，連鑄連軋，電渣重熔等方法來減少材料的雜質(zhì)、偏析。均考慮了環(huán)境效應(yīng)帶來的效果。
由于各種原因、原材料狀態(tài)不理想需要進行高溫均勻化處理、等溫正火處理。
真空冶煉、電渣重溶，以及目前國內(nèi)外原材料在冶煉范疇內(nèi)的環(huán)境效應(yīng)。
1.2原材料的氫脆和白點
在煉鋼過程中鋼水中的氫和氧、硫會形成氧化物、硫化物、氫化物和H2分子。H+H→H2在局部形成107大氣壓（美國學(xué)者），而對H2+S形成H2S，引起壓力增大沒有成熟的研究數(shù)據(jù)（有待后人去研究），俄羅斯學(xué)者認為白點的形成不單是H+H→H2，他們檢驗到H2S的存在。并且在白點的壁周也檢測也FeS存在,特別對在鎳的鋼還檢測到NiS的存在，因此俄羅斯學(xué)者對保護氣的硫含量要求在0.5mg/m3。以下，水份要求-40℃（露點），（當年重慶建設(shè)集團引進俄羅斯150m3/h具有一定還原性天然氣制氮全套設(shè)備）。如果是氫而形成的白點，經(jīng)鍛打高溫等溫正火后，能夠焊合。而有硫化物形成的白點以致于裂紋也能焊合并形成斷鏈橢圓狀夾雜物。
我在交流“氣體滲碳淬火件的氫脆問題”這篇文章時萊鋼集團張偉高工同我講：他們也發(fā)現(xiàn)白點經(jīng)等溫正火后消除。重慶的海碩生產(chǎn)42CrMo鋼5～9拐船用曲軸，經(jīng)我指點將調(diào)質(zhì)前的正火溫度提高并延長1小時來解決白點問題。（該廠調(diào)質(zhì)用直接淬火的水基淬火介質(zhì)為重慶義揚的創(chuàng)新，產(chǎn)品銷往國內(nèi)外。）
2、原材料的軋鍛狀態(tài)的環(huán)境效應(yīng)
由于天然氣廣泛加熱應(yīng)用：天然氣未經(jīng)凈化處理直接用來對鋼材加熱；然后進行軋制或鍛造。
2.1城市用天然氣標準
熱處理用天然氣標準
現(xiàn)標準GB17820-1999《天然氣技術(shù)要求》，熱處理參照Ⅱ類（見表1），規(guī)定含硫（無機硫）量≤20mg/m3，有機硫不作要求。有些熱處理工作者認為現(xiàn)有氣源已達國家標準。在重慶地區(qū)經(jīng)我們十多年檢測，結(jié)果是波動的。波動范圍：有機硫30—248 mg/m3、無機硫10—78 mg/m3，氣礦脫硫設(shè)備已幾次發(fā)生故障。為保證城市用氣總硫高達1100 mg/m3。文獻[1]的相關(guān)內(nèi)容中專門講述含硫量越低越好，但未提“水份”（水份也應(yīng)越低越好[2、3]）。天然氣另一滲碳機理CH4→Cad+H2的充分發(fā)揮，使?jié)B碳件淬火后的表面非馬氏體組織大大降低（控制好的話有效硬化層深0.8～1.2可達3μm以下（淺腐蝕）。2011年5月北京三一重工（艾協(xié)林多用爐）姚東海首先發(fā)現(xiàn)：在風電、重載齒輪滲碳上有效硬化層2.5～3mm，晶間氧化（不腐蝕）15～20μm。表面層質(zhì)量處于世界領(lǐng)先地位（2011年8月重慶新興通用豐東韓伯群總工也發(fā)現(xiàn)類似效果，見圖2）。不但避免了古老的滲碳機理（CO→Cad+CO2）一邊滲碳一邊氧化的過程，使?jié)B碳速度加快，提高11%，而且滲碳件表面光亮銀灰色無碳黑[2]（吸熱式氣氛發(fā)生器一般也不燒碳黑）、吸熱式氣氛中的觸媒不易中毒（壽命大大提高）、氧碳頭和爐底板壽命提高一倍以上，重慶機床廠使用24年凈化效果還很好，艾協(xié)林設(shè)備從未大修，獲得可觀的經(jīng)濟效益。
GB17820-1999規(guī)定，民用天然氣或稱城市用天然氣為I和II標準。III標準當H2S≤20mg/m3，也允許使用(見表1)。
表1 天然氣技術(shù)要求 指 標 | I | II | III | IV |
總硫（mg/m3） | ≦150 | ≦200 | ≦460 | ＞460 |
H2Sm，g/m3 | ≦6 | ≦20 | ||
CO2，% | ≦3 | ≦3 | ||
水 份 | 無游離水 離水 |
圖2
重慶新興通用：17CrNiMo6風電齒輪在豐東BBHG-5000預(yù)抽真空多用爐上進行“2.5mm滲碳+淬火+回火”處理后，實測晶間氧化（不腐蝕）深度為16.52μm（美國企業(yè)標準≤40μm）
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