023-86669155
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李志義1，2，李曉澎1，2，校平1，劉遠(yuǎn)波1
（1.重慶義揚(yáng)機(jī)電設(shè)備有限公司,重慶 400042; 2.重慶長(zhǎng)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(shí)，多多考慮一下“環(huán)境效應(yīng)”我們認(rèn)為失效分析的研究應(yīng)該在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，提前進(jìn)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(lái)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(lái)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(guó)SEW減速機(jī)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(jí)，硫化物≤1級(jí)，而我們兵器用的槍炮鋼，氧化物≤1.5級(jí)，硫化物≤1.5級(jí)，二者之加≤2.5級(jí)。
原材料在冶煉澆鑄：推薦用真空抽氣（脫氧脫氫），電磁、震動(dòng)攪拌，連鑄連軋，電渣重熔等方法來(lái)減少材料的雜質(zhì)、偏析。均考慮了環(huán)境效應(yīng)帶來(lái)的效果。
由于各種原因、原材料狀態(tài)不理想需要進(jìn)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(guó)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(diǎn)
在煉鋼過(guò)程中鋼水中的氫和氧、硫會(huì)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(guó)學(xué)者），而對(duì)H2+S形成H2S，引起壓力增大沒(méi)有成熟的研究數(shù)據(jù)（有待后人去研究），俄羅斯學(xué)者認(rèn)為白點(diǎn)的形成不單是H+H→H2，他們檢驗(yàn)到H2S的存在。并且在白點(diǎn)的壁周也檢測(cè)也FeS存在,特別對(duì)在鎳的鋼還檢測(cè)到NiS的存在，因此俄羅斯學(xué)者對(duì)保護(hù)氣的硫含量要求在0.5mg/m3。以下，水份要求-40℃（露點(diǎn)），（當(dāng)年重慶建設(shè)集團(tuán)引進(jìn)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(diǎn)，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(diǎn)以致于裂紋也能焊合并形成斷鏈橢圓狀?yuàn)A雜物。
我在交流“氣體滲碳淬火件的氫脆問(wèn)題”這篇文章時(shí)萊鋼集團(tuán)張偉高工同我講：他們也發(fā)現(xiàn)白點(diǎn)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(diǎn)將調(diào)質(zhì)前的正火溫度提高并延長(zhǎng)1小時(shí)來(lái)解決白點(diǎn)問(wèn)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(yáng)的創(chuàng)新，產(chǎn)品銷往國(guó)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(lái)對(duì)鋼材加熱；然后進(jìn)行軋制或鍛造。
2.1城市用天然氣標(biāo)準(zhǔn)
熱處理用天然氣標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)GB17820-1999《天然氣技術(shù)要求》，熱處理參照Ⅱ類（見(jiàn)表1），規(guī)定含硫（無(wú)機(jī)硫）量≤20mg/m3，有機(jī)硫不作要求。有些熱處理工作者認(rèn)為現(xiàn)有氣源已達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在重慶地區(qū)經(jīng)我們十多年檢測(cè)，結(jié)果是波動(dòng)的。波動(dòng)范圍：有機(jī)硫30—248 mg/m3、無(wú)機(jī)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(dá)1100 mg/m3。文獻(xiàn)[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(jī)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(dá)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(fēng)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(jiàn)圖2）。不但避免了古老的滲碳機(jī)理（CO→Cad+CO2）一邊滲碳一邊氧化的過(guò)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(wú)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(jī)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)。III標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)H2S≤20mg/m3，也允許使用(見(jiàn)表1)。
表1 天然氣技術(shù)要求 指 標(biāo) | I | II | III | IV |
總硫（mg/m3） | ≦150 | ≦200 | ≦460 | ＞460 |
H2Sm，g/m3 | ≦6 | ≦20 | ||
CO2，% | ≦3 | ≦3 | ||
水 份 | 無(wú)游離水 離水 |
圖2
重慶新興通用：17CrNiMo6風(fēng)電齒輪在豐東BBHG-5000預(yù)抽真空多用爐上進(jìn)行“2.5mm滲碳+淬火+回火”處理后，實(shí)測(cè)晶間氧化（不腐蝕）深度為16.52μm（美國(guó)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)≤40μm）
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