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、奧氏體不銹鋼(gang)固溶化處理加(jia)熱(re)溫度的合理選擇
在奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)的材料(liao)(liao)標(biao)準(zhun)中,規(gui)定的固(gu)(gu)溶化(hua)加(jia)(jia)熱溫度范圍較(jiao)寬,實際熱處(chu)理(li)生產時,可(ke)(ke)考慮(lv)鋼(gang)的具體成(cheng)分、含量、使用(yong)環境(jing)、可(ke)(ke)能(neng)失效形式(shi)等因(yin)(yin)素,合理(li)地選擇最佳加(jia)(jia)熱溫度。但是,要注意防止固(gu)(gu)溶化(hua)加(jia)(jia)熱溫度太(tai)(tai)高(gao),因(yin)(yin)為固(gu)(gu)溶化(hua)處(chu)理(li)加(jia)(jia)熱溫度太(tai)(tai)高(gao),可(ke)(ke)能(neng)使經(jing)過鍛軋已(yi)經(jing)細化(hua)晶粒的材料(liao)(liao)晶粒長大,見圖3-23和圖3-24。

晶粒的(de)粗(cu)化會引起一些不良后果。
1. 晶間腐蝕敏(min)感性增強
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(jing)間腐(fu)蝕(shi)的敏感性增強了,見圖3-25。

2. 降低冷加工質量
奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼在常溫條(tiao)件下受力變形(xing)時,由于晶(jing)界與晶(jing)粒(li)(li)位向不(bu)同,各(ge)個(ge)(ge)晶(jing)粒(li)(li)之(zhi)間,一個(ge)(ge)晶(jing)粒(li)(li)的(de)(de)心部與晶(jing)界處之(zhi)間,變形(xing)量是不(bu)同的(de)(de),晶(jing)粒(li)(li)越(yue)粗,則這種變形(xing)量的(de)(de)不(bu)均勻性越(yue)強,結果使(shi)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼冷加(jia)工(gong)表面質(zhi)量變壞,特別是對奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼薄板深沖加(jia)工(gong)時會(hui)有更(geng)大(da)的(de)(de)影響(xiang)。
3. 引起強度下降
奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼因(yin)固溶溫(wen)度(du)超高,引(yin)起晶粒粗大后,對機(ji)械性能的影響雖然不(bu)如(ru)高鉻鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼明顯,但也有使(shi)強度(du)下(xia)降的趨勢,見表3-6。

奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼固溶化(hua)加(jia)熱溫(wen)度過高的另一個影響是能(neng)引起δ鐵素體(ti)含量增加(jia),這不(bu)(bu)僅使(shi)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼熱加(jia)工性能(neng)變壞,也會引起組織中鉻分布的不(bu)(bu)平衡,甚至(zhi)局部區域貧鉻,使(shi)鋼的晶間(jian)腐蝕(shi)敏感性增強。
所(suo)以,奧氏體不銹鋼固溶化熱處理時(shi),要(yao)適當控制加熱溫度。
二、穩定化處理(li)對固溶狀(zhuang)態性能(neng)的(de)影響(xiang)
含穩定(ding)化元素的奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼,固溶化熱處理(li)后再經穩定(ding)化處理(li)時,會使(shi)機械性(xing)能有(you)下降的趨勢。強(qiang)度和(he)塑性(xing)、韌性(xing)均有(you)這個現象。
強(qiang)度下降的原(yuan)因,可能是穩(wen)定化處理時,強(qiang)碳化物形成(cheng)元素鈦與(yu)更(geng)多的碳結合(he)成(cheng)TiC,減少了碳在(zai)奧(ao)氏體固溶體中的強(qiang)化程度,并且,TiC在(zai)加熱保溫過程中也會集聚(ju)長(chang)大(da),這(zhe)也會對強(qiang)度產生影響。
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(san)、穩定化處(chu)理加熱溫度不宜過高
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)23C6 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、奧氏體不銹鋼不宜多次進行固溶化處理
在重要(yao)產(chan)品的奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼零件生(sheng)產(chan)時,都明確(que)規定奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼經(jing)一次(ci)(ci)固(gu)溶化(hua)處理(li)后,如因某些(xie)原因需要(yao)重新(xin)固(gu)溶化(hua)處理(li),則只允許進行一次(ci)(ci),即總共固(gu)溶化(hua)處理(li)次(ci)(ci)數不(bu)(bu)能(neng)超(chao)過兩次(ci)(ci)。其原因也(ye)是重復(fu)、多次(ci)(ci)固(gu)溶加(jia)熱,會引(yin)起晶粒長大,給材料性能(neng)帶來不(bu)(bu)利影響。
五、奧氏體不銹(xiu)鋼的(de)污染及其預防
奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具有優良的(de)(de)性(xing)能(neng)和(he)特(te)點(dian),使(shi)其越(yue)來越(yue)受到重視和(he)應用(yong),特(te)別是(shi)在核電設備的(de)(de)制(zhi)(zhi)造生產中,更(geng)是(shi)被應用(yong)于(yu)制(zhi)(zhi)造重要(yao)、關鍵的(de)(de)零(ling)(ling)部件(jian)。制(zhi)(zhi)造這些零(ling)(ling)部件(jian)選用(yong)的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),不僅對(dui)(dui)其成分、顯(xian)微組織、雜質(zhi)元素有嚴(yan)格(ge)的(de)(de)控制(zhi)(zhi),對(dui)(dui)力學性(xing)能(neng)、耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)、物理性(xing)能(neng)有高標準的(de)(de)規定,對(dui)(dui)表面(mian)缺(que)陷(xian)、內部缺(que)陷(xian)的(de)(de)檢驗和(he)評定有特(te)殊的(de)(de)要(yao)求(qiu),也對(dui)(dui)加工、生產、制(zhi)(zhi)造、包(bao)裝、運(yun)輸過(guo)程提(ti)出了明(ming)確的(de)(de)限制(zhi)(zhi)條件(jian)。這體(ti)現(xian)在對(dui)(dui)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)清潔(jie)度和(he)防污染的(de)(de)要(yao)求(qiu),以絕對(dui)(dui)保證奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)安全(quan)使(shi)用(yong)。
1. 奧氏體不銹(xiu)鋼的污(wu)染源和污(wu)染物
為了保證奧氏體(ti)不(bu)銹鋼的(de)清潔和不(bu)被污染,在自始(shi)至終的(de)全過程中(zhong)要遠離和禁止接觸下列可能引起污染的(de)材(cai)料。
(1) 高碳材料,包括碳鋼,鐵素體(ti)鋼和馬氏(shi)體(ti)不銹鋼。
(2) 可釋(shi)放出氯化(hua)物、氟化(hua)物的物品(pin)。
(3) 含氯0.25%以上的材料,如(ru)某些塑(su)料、橡(xiang)膠、石棉。
(4) 含鹵素25ppm以上的水或其(qi)他介質。
(5) 硫及硫化物。
(6) 低(di)熔(rong)點(dian)元素及(ji)其化(hua)合物,如(ru)Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及(ji)稀土元素Ce、La等。
(7) 熱(re)處理和焊接過程中(zhong)容易在材料上形成合(he)金和沉淀物的物品。
(8) 亞硝(xiao)酸鹽。
(9) 鉻酸鹽(yan)、磷酸鹽(yan)。
(10) 增碳或增硫的(de)液體、氣體介質(含(han)熱(re)處理加熱(re)爐(lu)氣)。
2. 熱處理及與熱處理相關(guan)工序(xu)的防污染(ran)措施
(1) 熱(re)(re)(re)處(chu)理(包括其他熱(re)(re)(re)加工(gong))加熱(re)(re)(re)時的爐內氣(qi)氛(fen)應是中性或(huo)弱氧(yang)化性氣(qi)氛(fen)和低硫氣(qi)氛(fen),最(zui)好采(cai)用真空(kong)熱(re)(re)(re)處(chu)理和保(bao)護(hu)氣(qi)氛(fen)熱(re)(re)(re)處(chu)理。
在(zai)還(huan)原性(xing),能增(zeng)碳和(he)增(zeng)硫的(de)氣氛中加熱會使奧氏體不(bu)銹鋼表面增(zeng)碳、增(zeng)硫,結果可能引起奧氏體不(bu)銹鋼表面脆化和(he)降低(di)耐腐蝕性(xing)能。
在(zai)強(qiang)氧(yang)化性氣(qi)氛(fen)中加(jia)熱(re),會使奧氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)表(biao)(biao)面合金元素氧(yang)化,降低鋼(gang)(gang)的(de)表(biao)(biao)面質量和耐腐蝕性。
(2) 熱處(chu)理時采用(yong)的(de)工裝,掛具等應用(yong)同材質(zhi)材料制造,或者(zhe)采用(yong)合格的(de)材料將工件與工裝、掛具隔離(li),以防止(zhi)奧氏體不銹鋼與其接觸處(chu)受污(wu)染,從而降低表面質(zhi)量和耐腐蝕性。
(3) 不銹鋼制造的(de)全過程要防止與有污染(ran)可能的(de)固體、液體、氣體相接(jie)觸(特殊工序采(cai)用的(de)介質除外)。
(4) 奧氏體不銹鋼(gang)制(zhi)品在包裝、運輸過(guo)程(cheng)中(zhong)也應(ying)防止與可污染物(wu)接(jie)觸。
(5) 一旦受(shou)到污染(ran)(ran),應采取消(xiao)除(chu)污染(ran)(ran)措施(shi),如進行酸洗、鈍化處理等。參(can)見本書(shu)第七章第六節的相(xiang)關內(nei)容。

