廚具用409L 鐵素體不銹鋼銹蝕缺陷分析

羅 瑞， 王志軍

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司技術中心， 山西 太原 030003）

409L 系鐵素體不銹鋼與碳鋼相比具有優異的耐蝕性和抗高溫氧化性，此外還具有良好的成型性和焊接性能，且價格低廉，廣泛應用于汽車排氣管部件加工制造[1-2]。但隨著人們對409L 系鐵素體不銹鋼易加工、低成本以及長壽命等特性的認識提高，其逐漸向非汽車排氣管部件應用，如廚具、換熱器、箱體等應用。本文針對409L 鐵素體不銹鋼冷板在沖壓大鍋后發現點蝕現象進行了分析。

1 鍋具制作流程以及發生銹蝕缺陷情況

鍋具制作工藝流程：409L 系鐵素體不銹鋼冷軋卷（厚度規格：2.0 mm）經過磨砂處理，覆膜后縱向分條，然后經橫切、切圓、沖壓等工序，制作成鍋具，修邊后與其他組件組裝成成品。在成品鍋具去掉覆膜后發現類似“砂眼”缺陷，分布無規則，呈現點狀分散分布，大小在直徑1～2 mm 左右，用電磁爐加熱（鍋內放入自來水），2～3 h 后鍋具表面就出現了明顯銹蝕現象，如圖1 所示。

圖1 鍋具點狀缺陷

發生409L 系鍋具點狀缺陷材料的成分及性能見表1。從分析結果可以看出，材料能滿足標準的要求。

表1 不銹鋼板材的主要化學成分和性能

2 失效分析

首先對2.0 mm 厚的成品鍋具缺陷部位切取典型試樣（見圖2），缺陷試樣有堅硬手感，利用掃描電子顯微鏡（SEM）進行缺陷部位形貌觀察，然后利用能譜分析缺陷部位成分，以判斷缺陷產生原因。

圖2 檢測試樣（1號、2號、3號為缺陷位置）

2.1 檢測結果

利用掃描電鏡能譜分析結果：1號、2號、3號試樣檢測均主要為碳化硅和金屬氧化物，其余為污染物成分，缺陷呈“疤狀”，表現為壓入（1號、2號）或附著（3號）狀態，具體如下頁圖3 所示。

2.2 缺陷形成原因分析

鍋具制作過程中409L 系鐵素體不銹鋼冷軋卷要求經過磨砂處理，而磨砂料的主要成分為SiC，未被清理干凈的磨削，在覆蓋后也未經檢驗，直接下料后沖壓制鍋后殘留到其表面形成圖2 缺陷。雖然409L 含有一定的Ti 元素，強碳化物形成元素Ti 優先與C 形成碳化物TiC，使得409L 的貧Cr 現象減輕，也降低了產生晶間腐蝕的傾向；但不銹鋼的點蝕可能發生在晶界，也可能發生在析出相、位錯、腐蝕活性夾雜物及表面鈍化膜受到破壞處等。當用此類帶有缺陷鍋開水時，磨削破壞了原有的鈍化膜，在含Cl-離子的中性水中，以此鈍化薄弱處為中心發生電化學反應，其化學反應式見公式（1）、公式（2）、公式（3）[3]，通過電化學反應金屬（M）元素，如Cr、Fe 等，被從基體剝離，發生點蝕現象，隨后與氧結合形成黃色或黑色物質，即金屬氧化物。

3 結論

1）409L系鐵素體不銹鋼成品鍋具表面去掉覆膜后發現類似的“砂眼”缺陷，主要為磨砂工序磨削殘留所致。

2）在鍋具后期發生銹蝕主要是由于成品表面鈍化膜受損破壞，在此薄弱位置發生電化學反應，從而發生點蝕現象。

圖3 檢測試樣（1號、2號、3號）微觀圖及能譜分析