如何静态不锈钢零件

钝化仍然是最大化从不锈钢加工的零件和部件的基本耐腐蚀性的关键步骤。它可以在令人满意的性能和过早失败之间进行差异。错误地进行，钝化实际上可以诱导腐蚀。

钝化是一种制造后的方法，最大化生产工件的不锈钢的固有耐腐蚀性。它不是一种缩小的去除治疗，也不像涂料一样。

关于钝化工程的精确机制没有普遍协议。但是，肯定是一种保护氧化物膜存在于被动不锈钢表面上。这种看不见的胶片被认为是极薄的，小于0.0000001英寸厚，这是人发的厚度约为1 / 100,000！

清洁，新鲜加工，抛光或酸洗的不锈钢部分自动从大气中接触到氧气的氧化膜。在理想的条件下，该保护膜完全覆盖部分的所有表面。

然而，在实际实践中，诸如从切削工具中的污垢或铁颗粒的污染物可以在加工过程中转移到不锈钢部件的表面。如果没有除去，这些异物可以降低原始保护膜的有效性。

在加工过程中，可以磨损切割工具并转移到不锈钢工件的表面上的微观量。在某些条件下，部分可能出现薄的锈蚀。这实际上是钢从工具而不是母金属的腐蚀。有时，从切削工具或其腐蚀产品中嵌入的钢粒子的缝隙可能会导致部分本身的攻击。

同样，含铁车间污垢的小颗粒可能会附着在零件表面。虽然金属在加工状态下可能看起来有光泽，但暴露在空气中后，不可见的游离铁颗粒会导致表面生锈。

暴露的硫化物也可能是一个问题。它们来自加入硫磺至不锈钢以提高可加工性。硫化物改善了合金的能力，形成从加工过程中从切削工具干净地破裂的芯片。除非该部件钝化，否则硫化物可以充当在制造产品表面上腐蚀的引发位点。

在这两种情况下，需要钝化来最大限度地提高不锈钢的固有耐腐蚀性。它可以去除表面污染，例如可从切割工具中形成含铁型污垢和铁颗粒的颗粒，其可以形成锈蚀或充当腐蚀的起始位点。钝化还可以去除暴露在自由加工不锈钢表面表面上的硫化物。

两步程序可以提供最佳的耐腐蚀性：1。清洁，基本，但有时被忽视的程序和2.酸浴或钝化处理。

先打扫

清洁总是第一位的。必须从表面彻底清除油脂、冷却剂或其他车间碎屑，以获得最佳的耐腐蚀性。机加工碎屑或其他车间污垢可以小心地从零件上擦掉。商用脱脂剂或清洁剂可用于清洗机加工油或冷却剂。诸如热氧化物之类的异物必须通过研磨或酸洗等方法除去。

有时机器操作员可能会跳过基本清洁，假设错误地，通过简单地浸入酸浴中的油脂部分，清洁和钝化将同时进行。这不会发生。相反，污染的润滑脂与酸反应形成气泡。这些气泡收集在工件的表面上并干扰钝化。

更糟糕的是，钝化液的污染，有时是高水平的氯化物，可以导致如图1所示的“闪电攻击”。不是获得所需的氧化膜与一个闪亮，清洁，耐腐蚀的表面，闪电攻击导致严重蚀刻或变暗的表面，这是一个恶化的表面钝化设计的优化。

在高温下硬化由中等耐腐蚀性和能够屈服强度的马氏体不锈钢和能够屈服强度的零件，然后在高温下硬化，以确保所需的硬度和机械性能。沉淀硬化合金（提供比马氏体等级的强度和耐腐蚀性的更好组合）可以是溶液处理，部分加工，在较低温度下老化，然后完成加工。

在这种情况下，零件必须在热处理前用脱脂剂或清洁剂彻底清洗，以去除切削液的任何痕迹。否则，残留在零件上的切削液会导致零件过度氧化。这种情况会导致在用酸或磨料方法去除水垢后，零件尺寸过小，表面出现凹坑。如果切削液停留在光亮硬化的部件上，如在真空炉或保护气氛中，可能会发生表面渗碳，导致耐腐蚀性能的丧失。

钝化浴

彻底清洗后，不锈钢部件准备在钝化酸浴中浸泡。可以采用三种钝化方法中的任何一种:硝酸钝化、硝酸加重铬酸钠钝化和柠檬酸钝化。使用哪种方法取决于不锈钢的等级和规定的验收标准。

更耐铬 - 镍等级可以钝化在20％余量的硝酸浴中（图2）。如在同一表格中所示，可以通过将二甲酸钠加入硝酸浴中加入较少的抗性不锈钢以使溶液更氧化并且能够在表面上形成无源膜。用于代替硝酸加二聚角的另一种选择是将硝酸的浓度增加到50％余上。加入钠加入和较高的硝酸浓度都减少了不希望的闪光攻击的可能性。

钝化自由加工不锈钢（图2中也所示）的步骤略有不同于与非自由加工不锈钢等级一起使用的方法。即，因为在典型的硝酸浴中钝化期间含硫无机加工等级的硫化物部分或完全除去，从而在加工部件的表面上产生显微不连续性。

图2用于钝化硝酸浴中的不锈钢零件的工具是相当简单的。
硝酸钝化不锈钢
-Chromium-镍级（300系列） - 具有17％的铬或更多（440系列除外）	20％由Vol。在120/140°F（49/60℃）的硝酸30分钟
-Straight铬等级 （12-14％的铬） - 高碳高铬毕业（440系列） 沉淀硬化不锈钢	20％由Vol。硝酸+ 3盎司。每加仑（22克/升）钠在120/140°F（49/60°C）的二聚键30分钟 或 在120/140F(49/60°C)条件下，50%硝酸溶液浸泡30分钟。
钝化自由加工不锈钢包括AISI型420F, 430F, 440F, 203, 182-FM 和木匠项目70 +®类型303和416
WT 1.5％。氢氧化钠在160/180°F（71/82℃），30分钟。 2.水冲洗。 3.20％由Vol。硝酸+ 3盎司。每个加仑。（22克/升）二铬酸钠在120/140°F（49/60℃）下30分钟。 4.水冲洗。 5.5％由wt。氢氧化钠在160/180°F（71/82℃），30分钟。 6.水冲洗。

甚至通常有效的水冲洗液也可以在钝化后将残留的酸留在这些不连续性中。然后该酸可以攻击部分的表面，除非它被中和或除去。

易切削不锈钢成绩

为了有效地钝化自由加工的不锈钢​​，木匠已经开发了中和捕获的酸的A-A-A（碱性酸性碱）方法。这种钝化方法可以在不到2小时内完成。这是逐步的过程：

脱脂后，在5%氢氧化钠溶液中浸泡30分钟，温度为160°F至180°F(71°C至82°C)。然后用清水彻底冲洗。接下来，将零件浸入20%的硝酸溶液中30分钟，溶液中每加仑(22克/升)含有3盎司重铬酸钠，温度为120°F至140°F(49°C至60°C)。将零件从浴缸中取出后，用水冲洗，然后在氢氧化钠溶液中再浸泡30分钟。再次用水冲洗并擦干，完成A-A-A方法。这种方法的好处如图3所示。

柠檬酸钝化与想要避免使用含有含钠酸钠或含有二聚值酸钠的溶液的制造商越来越受欢迎，以及随机问题和与其使用相关的更大的安全问题。在各方面都被认为是环保的柠檬酸。

虽然柠檬酸钝化提供有吸引力的环境优势，但含有矿物酸钝化和痛苦没有安全问题的商店可能想要留下课程。如果这些用户拥有干净的商店，维护良好和清洁的设备，则可能没有真正的需要改变，冷却含铁店的污垢，以及产生良好效果的过程。

如图4所示，在柠檬酸浴中钝化处理已被发现对许多不锈钢家族有用，包括几个单独的不锈钢等级。为方便起见，还包括图2中传统的硝酸钝化方法。请注意，旧的硝酸配方是以体积百分比计算，而新的柠檬酸浓度是以重量百分比计算。需要注意的是，在实施这些程序时，仔细平衡浸泡时间、浴温度和浓度是避免前面描述的“闪电攻击”的关键。

钝化处理的不同取决于铬含量和各等级的机械加工特性。注意引用过程1或过程2的列。如图5所示，过程1涉及的步骤比过程2少。

实验室测试表明柠檬酸钝化程序比硝酸程序更容易发生“闪光攻击”。导致这种攻击的因素包括过度浴温，过度浸入时间和浴污染。含有腐蚀抑制剂和其他添加剂（如润湿剂）的柠檬酸产物是商业上可获得的产品，据报道，据报道，降低对“闪光攻击”的敏感性。

钝化方法的最终选择将取决于您的客户强加的接受标准。更多信息，请参阅ASTM A967“不锈钢部件化学钝化处理的标准规范”。它可以在www.astm.org.

测试钝化部分

经常进行测试以评估钝化部分的表面。要回答的问题是，“钝化脱掉了自由熨斗，优化自由加工等级的耐腐蚀性吗？”

重要的是测试方法与评估等级匹配。一个过于严重的测试将失败完全好的材料，而那种太宽度的材料将允许不满意的部分通过。

400系列沉淀硬化和自由加工不锈钢在能够保持100%湿度(样品湿)在95°F(35°C) 24小时的机柜中进行最佳评估。截面通常是最关键的表面，特别是自由加工等级。其中一个原因是硫化物在工作方向上被拉长，与这个表面相交。

临界表面应向上定位，但从垂直距离距离15至20度以允许任何水分耗尽。已经适当钝化的材料几乎没有生锈，尽管它可能显示出一些光染色。

可以通过湿度测试评估奥氏体非自由加工不锈钢等级。当如此测试时，应在样品表面上存在水的液滴，通过存在任何锈地形成，揭示游离铁。

图4.-在柠檬酸或硝酸溶液中钝化常用的自由加工和非自由加工不锈钢的程序需要不同的工艺。图5给出了关于流程选择的详细信息。
不锈的家庭	例如不锈钢	％Cr.	10重量％柠檬酸 - 钝化30分钟以下			百分比百分比 - 在120/140°F下钝化30分钟
			°F	pH值(一个)	过程(b)	抑扬顿挫% (c)	过程（b）
奥氏体	型304 / 304L 类型316/316L 自定义FLO 302HQ. 类型305. 型304 / 304L 氮强化	15.0-23.5.	150.		1	20％	1
马氏体博士	自定义630 (17 cr-4ni) 定制450. 定制455. 自定义465T. 15 cr-5ni	11．0 17.5	150.		1	20％+ na2CR.2O.7.	1
铁素体	430型	> 16.	150.		1	20％+ na2CR.2O.7.	1
铁素体	类型409.	<12	180-200		1	20％+ na2CR.2O.7. 使用护理：低Cr	1
马氏体	410型 类型420. TrimRite	<15	120 - 130		2	20％+ na2CR.2O.7.	1
奥氏体FM.	类型303.	17日至19日	150.		2	20％+ na2CR.2O.7.	2
铁素体FM.	类型430F和430FR	> 16.	NA	NA	NA	20％+ na2CR.2O.7.	2
铁素体FM.	ChromeCore®18-FM	> 16.	One hundred.		2	NA	NA
铁素体FM.	类型409cb-fm	<13	110.	5.	2	20％+ na2CR.2O.7. 使用注意:低铬	2
Martensitic-FM	类型416.	<13	110.	5.	2	首选和柠檬 20％+ na2CR.2O.7.	2

使用ASTM A380的解决方案提供更快的方法，“不锈钢零件，设备和系统的清洁，除垢和钝化的标准做法。该测试包括用硫酸铜/硫酸溶液擦拭该部件，保持湿度6分钟，并观察是否有铜的镀层。作为替代方案，部件可以浸入溶液中6分钟。如果溶解铁，则会发生铜电镀。该测试不应应用于用于食品加工的部件的表面。此外，它不应用于400系列的马氏体或下铬铁铁钢，因为可能是假阳性结果。

从历史上看，95°F（35°C）的5％的盐雾试验也已用于评估钝化的样品。这种测试对于某些等级来说太严重，一般没有必要确认钝化是有效的。

守则吗

做首先清洁，在钝化之前除去所有氧化物或热色调。

做避免氯化物，过量，可能导致有害的闪光攻击。在可能的情况下，只使用氯化物含量低于百万分之50的优质水。自来水通常是足够的，在某些情况下，可以容忍高达百万分之几百的氯化物。

做在规则的时间表上更换浴缸，以避免可能导致闪光攻击和破坏部件的钝化电位损失。浴室应保持在适当的温度，因为控制温度可能允许局部攻击。

做在高生产过程中保持溶液更换的特定时间表，以最大限度地减少污染的可能性。使用控制样本来测试浴缸的效果。如果样本受到攻击，则是时候改变浴槽了。

做分配某些机器仅制造不锈钢;保持相同的首选冷却剂以切割不锈钢，排除所有其他金属。

做齿条部件单独用于处理，以避免金属到金属接触。这与自由加工不锈钢尤其重要，其中需要自由流动和冲洗解决方案来扩散远离硫化物的腐蚀产物并避免酸袋。

别钝化已渗碳或氮化的不锈钢部件。经过这样处理的部件可能会使其耐腐蚀性能降低到在钝化槽中容易受到腐蚀的程度。

别在商店环境中使用具有铁含量的工具，这些内容不对不见。通过使用碳化物或陶瓷工具可以避免钢砂砾。

别忘记如果零件热处理，则可以在钝化浴中发生攻击。必须硬化高碳，高铬马氏体等级以耐腐蚀。

在使用保持耐腐蚀性的温度的随后的脾气后经常进行钝化。

别在钝化浴中俯视硝酸浓度。应该使用木匠可获得简单的滴定手术来定期检查它。不要一次钝化多个不锈钢。这可以防止昂贵的混合，避免电流反应。

关于作者：Terry A. Debold是不锈钢合金研发的专家，詹姆斯W.Martin是Carpenter Technology Corp.的酒吧冶金专家（阅读，宾夕法尼亚州）。

过程1	过程2
•清洁/脱脂。 •水冲洗。 •如图4所示的钝化。 •水冲洗。 •干燥。	•在160至180°F（71至82℃）下以5重量％的氢氧化钠（71至82℃）清洁/脱脂30分钟。 •水冲洗。 •如图4所示。 •水冲洗。 •在160至180°F（71至82℃）下以5重量％氢氧化钠中和30分钟。 •水冲洗。 •干燥。