鐵素體不銹鋼為改善塑性、韌性,保證耐腐蝕性能,消除應力,通常采用退火處理。在我國相關不銹(xiu)鋼標準(zhun)所列的鐵素體不銹鋼中,從化學成分控制上可有兩種情況,即一般鐵素體不銹鋼和高純鐵素體不銹鋼。后者比前者含碳量更低,嚴格控制氮含量,對硅、錳、磷、硫等雜質元素的含量控制更嚴格。所以,在退火工藝上也略顯不同。
1. 一般鐵素(su)體不(bu)銹鋼的熱(re)處理
如前所述,鐵素體不銹鋼在應用中應避免σ相脆(cui)性、475℃脆性、高溫脆性及晶間腐蝕敏感傾向的存在,以保證有較好的塑性、韌性、耐腐蝕性和較小的應力。所以,熱處理工藝的選擇應以此為目標。
a. 退火
一般鐵素體不(bu)銹鋼的(de)退火(huo)(huo)溫度在(zai)700~800℃,以0Cr13Al為例。該鋼是在(zai)含(han)鉻13%左右的(de)基礎上加入(ru)0.10%~0.30%鋁。鋁是很強的(de)α相生(sheng)成元素,鋼中加入(ru)這個(ge)含(han)量的(de)鋁使鐵素體組(zu)織更穩定。按標準規定,0Cr13Al退火(huo)(huo)溫度為780~830℃,保溫后空(kong)冷(leng)或(huo)緩冷(leng)。這個(ge)溫度加熱(re)可較(jiao)充分地消除應力,使鋼得到軟化,改善(shan)塑性(xing)和韌(ren)性(xing),還保證晶粒不(bu)被粗化,同時,鉻的(de)碳化物、氮化物不(bu)會析出,因而(er)提高(gao)了鋼的(de)耐腐蝕(shi)性(xing)。
其他(ta)牌號的(de)(de)一(yi)般鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)退(tui)火(huo)加(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)基本(ben)上也(ye)(ye)在這個溫(wen)(wen)度(du)范(fan)圍,但有(you)的(de)(de)為控制(zhi)晶粒長大傾(qing)向,溫(wen)(wen)度(du)可略低些。含(han)有(you)硒、硫的(de)(de)易切(qie)削鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,為提高(gao)切(qie)削性能,從機械(xie)加(jia)工方面考慮,控制(zhi)鋼不(bu)(bu)被過(guo)度(du)軟(ruan)化,其退(tui)火(huo)溫(wen)(wen)度(du)也(ye)(ye)要偏低一(yi)些。有(you)的(de)(de)為保證合(he)金元素(su)充分固溶,使鋼的(de)(de)組織(zhi)更加(jia)均勻,可適當提高(gao)一(yi)些加(jia)熱溫(wen)(wen)度(du),鑄造鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)退(tui)火(huo)加(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)也(ye)(ye)應偏高(gao)一(yi)些。
按照(zhao)我國的相(xiang)關(guan)標(biao)準(zhun),常見牌號的鐵(tie)素(su)體不銹(xiu)鋼的化(hua)學成分見表2-2,熱(re)處理工藝制度(du)和可達到的性(xing)能標(biao)準(zhun)見表2-3。
鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼的退火加熱保(bao)溫時間一般(ban)按30min+δ×1min/mm計算,δ為(wei)有效厚度,mm.
b. 去應力退火
鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼在焊接和(he)冷(leng)加工(gong)后(hou)(hou),應(ying)進行消除(chu)(chu)(chu)應(ying)力(li)(li)處理(li),以(yi)消除(chu)(chu)(chu)應(ying)力(li)(li)和(he)改善塑性。依據(ju)具體(ti)情(qing)況(kuang),可(ke)采用較低溫(wen)度(du)(230~370℃),也可(ke)以(yi)采用較高(gao)溫(wen)度(du),在700~760℃保溫(wen)后(hou)(hou),以(yi)不(bu)大于50℃/h速度(du)緩冷(leng)至600℃后(hou)(hou)空氣冷(leng)卻,這時,消除(chu)(chu)(chu)應(ying)力(li)(li)會更(geng)徹底(di)一(yi)些,但要有σ相少量析出的危險。消除(chu)(chu)(chu)應(ying)力(li)(li)處理(li)的保溫(wen)時間可(ke)為1.5~2小時或更(geng)多。
2. 高純鐵素體不銹鋼(gang)的(de)熱處理(li)
高(gao)純鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼指含碳量(liang)通常(chang)不(bu)大于0.01%,特(te)殊要求控制氮(dan)含量(liang)不(bu)大于0.015%,而且硅、錳、磷(lin)、硫等(deng)雜質元素控制含量(liang)也低(di)于一般(ban)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼,見表2-2中00Cr30Mo2和(he)00Cr27Mo。高(gao)純鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼的成分特(te)點使碳、氮(dan)及雜質元素給(gei)鋼帶來(lai)的不(bu)利作(zuo)用得到改(gai)善(shan)和(he)減(jian)弱,特(te)別是其(qi)高(gao)溫脆性傾向(xiang)減(jian)小,耐腐(fu)蝕性能提(ti)高(gao),晶間腐(fu)蝕的敏感性降低(di)。
因此,高(gao)純鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼的退火溫度可以高(gao)于(yu)一般(ban)鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼的退火溫度,在較高(gao)的溫度下進行,通常采用(yong)加熱保溫溫度為900~1050℃,保溫后(hou)(hou)快冷(leng)。高(gao)純鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼退火后(hou)(hou)的機械性(xing)能(neng)見表2-3。
高純鐵素(su)體不銹鋼的焊后(hou)和冷(leng)加(jia)工后(hou)去應力(li)工藝可同于(yu)一般鐵素(su)體不銹鋼。
這里需要(yao)提出(chu)注意的(de)(de)一個問題(ti),在我國及其(qi)(qi)他(ta)(ta)一些(xie)國家的(de)(de)材(cai)料標準(zhun)中,對(dui)某些(xie)材(cai)料的(de)(de)熱處理冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)方(fang)法標示(shi)(shi)上略有(you)不(bu)同(tong)。有(you)的(de)(de)明確標示(shi)(shi)水(shui)冷(leng)(leng)(leng)或油冷(leng)(leng)(leng)或空冷(leng)(leng)(leng),而有(you)的(de)(de)則標示(shi)(shi)快冷(leng)(leng)(leng)或緩冷(leng)(leng)(leng)。這種(zhong)快冷(leng)(leng)(leng)或緩冷(leng)(leng)(leng)的(de)(de)標示(shi)(shi)方(fang)法值得討論(lun)。比如空氣冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que),對(dui)于一些(xie)小(xiao)截(jie)面的(de)(de)零件或高合(he)金馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼,冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)效果已達到(dao)快冷(leng)(leng)(leng)效果,而對(dui)于較大(da)截(jie)面的(de)(de)零件或碳鋼,普(pu)通合(he)金鋼卻(que)(que)只能達到(dao)緩冷(leng)(leng)(leng)的(de)(de)效果。本書在資料引用時(shi)不(bu)做改(gai)動。但讀者(zhe)在實際應用時(shi),應根據具(ju)體(ti)材(cai)料成分、尺寸大(da)小(xiao)、形狀(zhuang)復(fu)雜(za)程度、熱處理目的(de)(de)、欲(yu)達到(dao)的(de)(de)熱處理效果和可(ke)(ke)(ke)能出(chu)現的(de)(de)熱處理缺陷等因(yin)素確定(ding)實際冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)方(fang)法。如緩冷(leng)(leng)(leng)可(ke)(ke)(ke)采用埋灰(砂)冷(leng)(leng)(leng)、坑(keng)冷(leng)(leng)(leng)、爐冷(leng)(leng)(leng)或限(xian)速冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que),快冷(leng)(leng)(leng)可(ke)(ke)(ke)采用空冷(leng)(leng)(leng)、風冷(leng)(leng)(leng)、油冷(leng)(leng)(leng)、水(shui)冷(leng)(leng)(leng)或其(qi)(qi)他(ta)(ta)介(jie)質冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)等。