奧氏體不銹鋼的熱處理工藝相對于馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼是較簡單的。但在實際生產中,也應注意一些問題。


一、奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼固溶化處(chu)理(li)加熱溫度(du)的合理(li)選擇


 在奧氏體不銹鋼的材料標準(zhun)中,規定的固(gu)(gu)溶化加(jia)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)范圍較(jiao)寬(kuan),實際熱(re)(re)處(chu)理生(sheng)產時,可(ke)(ke)考慮鋼的具體成分(fen)、含量、使用環境、可(ke)(ke)能失效形式等因(yin)素,合理地選擇(ze)最(zui)佳加(jia)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)。但是,要注(zhu)意防止固(gu)(gu)溶化加(jia)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)太高(gao),因(yin)為固(gu)(gu)溶化處(chu)理加(jia)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)太高(gao),可(ke)(ke)能使經(jing)過鍛軋已(yi)經(jing)細化晶(jing)粒的材料晶(jing)粒長大,見圖3-23和圖3-24。


圖 23.jpg


 晶粒的(de)粗化會引起(qi)一些不良(liang)后果。


1. 晶間腐蝕敏感(gan)性增強


 奧氏體不銹鋼晶粒粗化,使材料在一定的體積內的晶界面積減小。在固定的敏化處理條件下,碳化物沉淀的量是一定的,因此,晶粒長大晶界面積減小,使奧氏體晶界存在碳化物的密度增加了,這就引起對晶間腐蝕(shi)的敏感性增強了,見圖3-25。


圖 24.jpg



2. 降低冷(leng)加工質(zhi)量(liang)


  奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼在常溫條件下受力變形(xing)時,由于(yu)晶(jing)(jing)界與晶(jing)(jing)粒位向不同,各個(ge)晶(jing)(jing)粒之(zhi)間(jian),一個(ge)晶(jing)(jing)粒的心(xin)部與晶(jing)(jing)界處之(zhi)間(jian),變形(xing)量(liang)是不同的,晶(jing)(jing)粒越粗,則這種變形(xing)量(liang)的不均勻(yun)性越強,結果使(shi)奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼冷加工表面質量(liang)變壞,特別是對奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼薄(bo)板深沖加工時會有(you)更大的影(ying)響。


3. 引起強度下降(jiang)


 奧氏體不銹鋼因(yin)固溶溫度超高(gao),引起晶粒粗大后,對機械(xie)性(xing)能的影(ying)響(xiang)雖然不如高(gao)鉻鐵素體不銹鋼明顯,但也有使(shi)強度下(xia)降的趨(qu)勢,見表(biao)3-6。


表 6.jpg


 奧氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)固溶化(hua)加(jia)熱溫(wen)度(du)過高(gao)的另一個影響是能引起(qi)δ鐵(tie)素體(ti)(ti)含量增加(jia),這不僅使(shi)奧氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)熱加(jia)工性能變(bian)壞(huai),也會(hui)引起(qi)組織(zhi)中(zhong)鉻分布的不平衡,甚(shen)至局部區域貧(pin)鉻,使(shi)鋼(gang)(gang)的晶間腐(fu)蝕(shi)敏感性增強(qiang)。


 所(suo)以,奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼固溶化熱處理(li)時,要適當控制加(jia)熱溫度。



二、穩定化(hua)處(chu)理對(dui)固溶狀態性(xing)能的影響


 含(han)穩定化(hua)(hua)元(yuan)素的(de)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼,固溶化(hua)(hua)熱處理(li)后再經(jing)穩定化(hua)(hua)處理(li)時,會使(shi)機械性能有下降的(de)趨勢。強度和塑性、韌(ren)性均有這個現象(xiang)。


 強度(du)下(xia)降的(de)原因,可(ke)能是穩定化處理時,強碳化物形成元(yuan)素鈦與(yu)更多的(de)碳結合成TiC,減少(shao)了碳在奧氏體固(gu)溶體中的(de)強化程度(du),并且,TiC在加熱保溫過程中也會(hui)集聚長大,這也會(hui)對強度(du)產生影響。


 塑性和韌性下降的原因,可能是由于穩定化處理減少了(FeCr)23C6 的含量,增加了TiC的含量,TiC比(FeCr)23C6 硬度高,脆性大,這必然會引起塑性和韌性下降。



三、穩定化處理加(jia)熱溫(wen)度(du)不宜過高


  在穩定化熱處理工藝部分曾提到,加熱到825℃就基本上可以使(FeCr)23C全部溶解,而TiC的溶解溫度在750~1120℃,否可采用較高的溫度來加速穩定化處理效果呢,經研究證明,定化處理溫度宜取下限,一般在860~930℃更好些。特別是果零件以后會在敏化溫度區間加工或工作時,更要注意這一,因為,隨著穩定化溫度的提高,碳在奧氏體固溶體中的固溶度會提高,也就是碳在固溶體中的過飽和度提高,當以后該零件在敏化溫度區間加工或工作時,由于這個時候奧氏體中可溶含碳量要低于在較高溫度時奧氏體的含碳量,則多余部分的碳要析出,這部分析出的碳會與鉻形成(FeCr)23C6。存在于晶界處,必然會使材料的晶間腐蝕敏感性增強。所以,穩定化加熱溫度一般選擇在850~930℃,不宜太高。



四、奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼不(bu)宜多(duo)次進行固溶化處理


 在重要(yao)產(chan)品的奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼零(ling)件生(sheng)產(chan)時(shi),都明(ming)確規定(ding)奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼經一次(ci)固(gu)溶化處(chu)理(li)后,如因(yin)某(mou)些(xie)原因(yin)需要(yao)重新固(gu)溶化處(chu)理(li),則只允許(xu)進行(xing)一次(ci),即總共固(gu)溶化處(chu)理(li)次(ci)數不(bu)(bu)能(neng)超過兩(liang)次(ci)。其原因(yin)也是重復(fu)、多(duo)次(ci)固(gu)溶加熱,會(hui)引起晶粒(li)長大,給(gei)材料(liao)性能(neng)帶(dai)來不(bu)(bu)利影(ying)響。



五、奧(ao)氏體不銹鋼的污染及(ji)其預防


奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)具有(you)(you)優良的(de)(de)(de)性能和(he)特(te)點,使(shi)其越(yue)來越(yue)受到重視(shi)和(he)應用(yong)(yong),特(te)別是在核電設備的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)造生(sheng)產(chan)中(zhong),更是被應用(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)造重要、關鍵的(de)(de)(de)零部件。制(zhi)(zhi)造這些零部件選用(yong)(yong)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang),不(bu)(bu)僅(jin)對(dui)(dui)其成(cheng)分、顯微組織、雜質元(yuan)素有(you)(you)嚴(yan)格(ge)的(de)(de)(de)控制(zhi)(zhi),對(dui)(dui)力學性能、耐(nai)腐蝕(shi)性能、物(wu)理性能有(you)(you)高標準的(de)(de)(de)規定,對(dui)(dui)表面缺陷、內部缺陷的(de)(de)(de)檢驗和(he)評定有(you)(you)特(te)殊的(de)(de)(de)要求,也對(dui)(dui)加工、生(sheng)產(chan)、制(zhi)(zhi)造、包裝、運輸過程提出了明確的(de)(de)(de)限制(zhi)(zhi)條(tiao)件。這體(ti)現在對(dui)(dui)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)清潔度和(he)防污(wu)染(ran)的(de)(de)(de)要求,以絕(jue)對(dui)(dui)保證奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)安全使(shi)用(yong)(yong)。


 1. 奧氏體不銹鋼的污(wu)染源和污(wu)染物


 為了保證奧氏體不(bu)(bu)銹鋼的清潔和不(bu)(bu)被污染,在自始至終的全過程中要遠離(li)和禁止接(jie)觸下列可(ke)能引起污染的材料(liao)。


(1) 高(gao)碳(tan)材料(liao),包括(kuo)碳(tan)鋼,鐵(tie)素體鋼和馬(ma)氏體不銹鋼。


(2) 可釋(shi)放出氯(lv)化物(wu)、氟化物(wu)的(de)物(wu)品(pin)。


(3) 含(han)氯0.25%以上的材料,如某些塑(su)料、橡(xiang)膠、石棉。


(4) 含鹵素(su)25ppm以上的水(shui)或其(qi)他介質。


(5) 硫及硫化(hua)物。


(6) 低熔點(dian)元素(su)及其化(hua)合物,如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及稀土元素(su)Ce、La等(deng)。


(7) 熱(re)處理(li)和焊接(jie)過(guo)程中(zhong)容(rong)易(yi)在(zai)材料上(shang)形(xing)成合金(jin)和沉淀物(wu)(wu)的物(wu)(wu)品。


(8) 亞硝酸鹽。


(9) 鉻酸鹽、磷酸鹽。


(10) 增碳或(huo)增硫的液體、氣體介(jie)質(zhi)(含熱處理加熱爐氣)。


2. 熱處(chu)理及(ji)與熱處(chu)理相關工序的防污(wu)染措施


(1) 熱(re)(re)處理(li)(包括其(qi)他(ta)熱(re)(re)加工)加熱(re)(re)時(shi)的(de)爐內(nei)氣(qi)氛應是(shi)中性(xing)或弱氧化性(xing)氣(qi)氛和低硫(liu)氣(qi)氛,最好采(cai)用(yong)真(zhen)空熱(re)(re)處理(li)和保護(hu)氣(qi)氛熱(re)(re)處理(li)。


      在還原性,能增(zeng)(zeng)碳(tan)和(he)增(zeng)(zeng)硫(liu)的氣氛中加熱會使奧氏(shi)(shi)體不銹鋼表(biao)面(mian)增(zeng)(zeng)碳(tan)、增(zeng)(zeng)硫(liu),結果可能引起奧氏(shi)(shi)體不銹鋼表(biao)面(mian)脆化(hua)和(he)降低耐腐(fu)蝕(shi)性能。


      在強(qiang)氧化(hua)性(xing)氣(qi)氛(fen)中加(jia)熱(re),會使(shi)奧氏體不銹鋼(gang)表(biao)面合金元素氧化(hua),降低鋼(gang)的表(biao)面質(zhi)量和耐腐蝕性(xing)。


(2) 熱處理時采(cai)用的工裝(zhuang),掛(gua)具等應用同材質材料(liao)制(zhi)造(zao),或者采(cai)用合格的材料(liao)將(jiang)工件與工裝(zhuang)、掛(gua)具隔離,以防止奧氏體不銹鋼與其接(jie)觸處受污(wu)染,從而降低表面質量和耐腐蝕(shi)性。


(3) 不(bu)銹(xiu)鋼制造的全過程要防止與有污染(ran)可能的固體、液(ye)體、氣體相接觸(特(te)殊工序采用的介質除外(wai))。


(4) 奧(ao)氏體(ti)不銹鋼制(zhi)品在包裝、運輸(shu)過(guo)程中也(ye)應防(fang)止與可污(wu)染物接觸。


(5) 一旦(dan)受(shou)到污(wu)染,應(ying)采取消除污(wu)染措施,如(ru)進行酸洗、鈍化處理等(deng)。參見(jian)本(ben)書第(di)七章第(di)六節的相關內(nei)容(rong)。