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摘要：簡述了環(huán)境效應(yīng)的內(nèi)容，零件生產(chǎn)、使用中的各種環(huán)境效應(yīng)影響。并對應(yīng)用天然氣的環(huán)境效應(yīng)作了詳細(xì)的剖析。另外，還列舉分析了一些環(huán)境效應(yīng)引起失效的典型實例，從而提出了對環(huán)境效應(yīng)的幾點認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：環(huán)境效應(yīng)；失效分析；凈化的天然氣、凈化的丙烷氣、服役如初的壽命

 零件生產(chǎn)使用中存在大量的“環(huán)境效應(yīng)”。如金屬零件的生產(chǎn)從原材料——機(jī)加工——熱處理——后處理（加工等）——使用等等多個環(huán)節(jié)，均存在環(huán)境效應(yīng)。就以原材料來說，要經(jīng)過冶煉、澆注、鍛軋等多道工序。在冶煉中遇到氧化、還原反應(yīng)，會通入氧氣、氬氣，加入各種熔劑等；并采用真空、電磁攪拌、精煉等一系列手段，通過這些環(huán)境效應(yīng)，控制好原材料的成分、各種氣體（氮、氫、氧）含量、雜質(zhì)（S、P）量以及夾雜物。然后通過澆注、軋鍛、預(yù)先熱處理進(jìn)一步確保原材料的質(zhì)量，降低疏松、偏析程度、控制夾雜物大小、形態(tài)、分布以及含氫量等。其中澆注采用的氣氛（或真空），軋鍛、預(yù)先熱處理加熱中使用的氣氛等環(huán)境效應(yīng)對零件的失效影響極大。人們就環(huán)境效應(yīng)對失效的影響、加熱中使用的氣氛環(huán)境關(guān)注研究尚不足，本文就這些問題作一深入探討研究。

1 環(huán)境效應(yīng)的內(nèi)容

圖1列舉了齒輪鋼零件生產(chǎn)使用過程中的環(huán)境效應(yīng)。

其中環(huán)境效應(yīng)均會不同程度導(dǎo)致零件失效，從而我們要更深入了解、研究“環(huán)境效應(yīng)”對失效的影響，做到事先控制、預(yù)防為主，提高零件使用(質(zhì)量)的可靠性、穩(wěn)定性、持久性，達(dá)到預(yù)期服役壽命。

1 原材料（冶鑄軋鍛）生產(chǎn)的環(huán)境效應(yīng)

1.1 冶鑄

冶煉時通過熔煉、精煉，采取通氬、真空、電磁攪拌、電渣重熔等一系列措施。通過這些環(huán)境效應(yīng)達(dá)到控制成分、氣體含量（氮、氫、氧）、S、P量，提高純凈度，減少夾雜物、偏析等，降低失效破壞幾率，延長服役壽命(尤其疲勞壽命）。這些環(huán)境效應(yīng)大多在目前生產(chǎn)中已經(jīng)采納，獲得相應(yīng)的技術(shù)要求。如德國SEW減速機(jī)公司，原材料訂貨時要求[H]≤2×10^-4%、[O]≤20×10^-4%，夾雜物中氧化物≤1級，硫化物≤1級；又如我國兵器用的槍炮鋼，要求氧化物≤1.5級、硫化物≤1.5級，二者之和≤2.5級。

1.2 軋鍛

軋鍛 主要成形，并提高材料的致密性、均勻性及力學(xué)性能。有些鋼大件經(jīng)鍛造及預(yù)防白點退火（預(yù)先熱處理，俗稱擴(kuò)氫退火），能大大降低形成白點的傾向。早先認(rèn)為白點形成的原因主要是鋼中含氫量高（超過一定臨界值）及內(nèi)應(yīng)力大所致。近期俄羅斯學(xué)者檢測發(fā)現(xiàn)在白點的工件內(nèi)有H₂S的存在，并且在白點的壁周有FeS存在，甚至鎳鋼中還有NiS的存在，它們認(rèn)為白點的形成不單是H+H→H₂，而可能加熱的氣氛中存在硫，為此他們對加熱氣氛的硫含量要求控制在0.5 mg/m³以下，露點（水氣）低于-40℃(當(dāng)年重慶296廠引進(jìn)俄羅斯150m³/h有一定還原性的天然氣制氮全套設(shè)備)。還指出：如果是氫形成的白點，經(jīng)鍛打、預(yù)防白點退火后能焊合，而有硫化物形成的白點裂紋雖也能焊合,但會形成斷鏈橢圓狀夾雜物。

一旦有白點的材料作報廢處理或改鍛后裂紋焊合才能使用。

加熱氣氛環(huán)境下零件滲入硫，白點、硫夾雜物會導(dǎo)致失效、服役壽命大大降低，下面進(jìn)一步討論。

2 生產(chǎn)中應(yīng)用天然氣的環(huán)境效應(yīng)

軋鍛熱處理中會大量使用天然氣直接加熱，其產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)討論如下：

3.1天然氣標(biāo)準(zhǔn)

目前城市用的天然氣標(biāo)準(zhǔn)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(jī)硫）量≤20 mg/m³，有機(jī)硫不作要求。實際上各地區(qū)、各時段成分的波動大。就重慶地區(qū)而言，其波動范圍：有機(jī)硫30～248 mg/m³、無機(jī)硫10～78 mg/m³，甚至總硫量高達(dá)1100 mg/m³。文獻(xiàn)【1】提出含硫量越低越好，文獻(xiàn)【2、3】提出水份越低越好。

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