新HG/T 20583審查稿的4.5.6規(guī)定：高溫以及疲勞工況下法蘭用緊固件不宜選用奧氏體不銹鋼材料。
標準條文說明作了如下解釋：基于奧氏體不銹鋼緊固件在高溫以及疲勞環(huán)境下容易出現(xiàn)時效脆化、易鎖死（咬合）以及保溫材料中氯離子對奧氏體不銹鋼材料的點蝕現(xiàn)象，增加了緊固件出現(xiàn)密封失效的風險，因此對奧氏體不銹鋼緊固件在高溫以及疲勞環(huán)境下的使用進行限制。
今天我們主要了解一下奧氏體不銹鋼的時效脆化和不銹鋼緊固件的咬合。
奧氏體不銹鋼在高溫下長期服役后會在組織上出現(xiàn)一系列變化, 會嚴重影響到鋼的一系列力學性能, 特別是使脆性明顯上升, 韌性大幅度下降。
高溫下長期服役后的脆化問題一般由兩個因素所造成：一是形成碳化物, 二是形成σ相。碳化物( Cr23C6) 的形成溫度是在奧氏體不銹鋼的敏化溫度區(qū)間, 即400～850 ℃, 而σ相( Cr-Fe 的金屬間化合物) 的形成溫度區(qū)間大約為600～980 ℃, 而不同合金成分的奧氏體鋼析出σ相的溫度區(qū)間是不同的。
不論碳化物相還是σ相, 在金相上的分布一般都集中在晶界上。這些高溫析出相在材料長期服役后不斷沿晶析出, 在晶界上甚至形成連續(xù)的脆性相, 極易形成沿晶斷裂。σ相析出的結果是使奧氏體鋼強度大幅上升( 強度可能升高一倍) , 還變得又硬又脆。高鉻是形成高溫σ相的主要原因, Mo、V、Ti、Nb等是強烈促使形成σ相的合金元素。Cr23C6在敏化溫度上限溫度以上會發(fā)生溶解, 但溶解以后的Cr 又會促進σ相的進一步形成。
不銹鋼螺栓咬死類似于一種冷熔過程，主因是螺栓擰緊時摩擦產(chǎn)生瞬間高溫導致金屬熔合而產(chǎn)生沾黏現(xiàn)象。不銹鋼材料表面在受損傷后會繼而產(chǎn)生一層較薄的氧化層來防止進一步銹蝕，當不銹鋼螺栓被鎖緊時，牙紋間所產(chǎn)生的壓力與熱量會破壞這一氧化層，使得金屬螺紋間發(fā)生阻塞或剪切，進而發(fā)生沾黏現(xiàn)象，隨著螺栓鎖緊，受力增大，最終使不銹鋼緊固件完全咬死，無法拆下，通常這一系列的阻塞→剪切→黏著→鎖死的一連串動作就發(fā)生在短短幾秒鐘內。
與此同時，不銹鋼的黏性在使用時產(chǎn)生的鋼屑易粘于螺母牙型處，增加了摩擦力，隨著克服摩擦力的擰緊力逐步增大，這種咬死現(xiàn)象進一步加劇，特別是同類材質不銹鋼緊固件之間更容易發(fā)生咬死現(xiàn)象，這也是螺栓、螺母應選用不同牌號材質的原因。
這種鎖死咬合的現(xiàn)象多出現(xiàn)于不銹鋼緊固件，而碳鋼較少見，這是因為不銹鋼的延展性較好，容易出現(xiàn)塑性流動。
[1] 王志文, 張而耕. 奧氏體不銹鋼使用中值得注意的幾個問題[J]. 化工機械, 2002, 29(6).
[2] 秦儉, 王琨, 劉海娜. 不銹鋼螺栓咬死問題的解決措施[J]. 海河水利, 2017, S1.
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