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(bu)銹鋼固溶化處(chu)理加(jia)熱溫度的合理選擇(ze)
在奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼的(de)材料標準中,規定的(de)固溶(rong)化加熱(re)(re)溫(wen)度(du)范圍較(jiao)寬,實(shi)際熱(re)(re)處理生(sheng)產時,可(ke)(ke)考慮鋼的(de)具體(ti)成分、含(han)量、使用環境(jing)、可(ke)(ke)能失(shi)效形式等因素(su),合(he)理地(di)選擇最(zui)佳(jia)加熱(re)(re)溫(wen)度(du)。但是,要(yao)注意(yi)防止固溶(rong)化加熱(re)(re)溫(wen)度(du)太高,因為固溶(rong)化處理加熱(re)(re)溫(wen)度(du)太高,可(ke)(ke)能使經過(guo)鍛軋已經細(xi)化晶粒的(de)材料晶粒長大,見圖3-23和圖3-24。
晶粒的粗化會引(yin)起一些不良(liang)后果。
1. 晶間腐蝕敏感性(xing)增強(qiang)
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)間腐蝕的敏感性增強了,見圖3-25。
2. 降低(di)冷加(jia)工質(zhi)量
奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)在(zai)常(chang)溫條件(jian)下受(shou)力變形時,由(you)于晶界與(yu)晶粒(li)位(wei)向不(bu)(bu)(bu)(bu)同,各(ge)個(ge)晶粒(li)之(zhi)間,一個(ge)晶粒(li)的(de)心部與(yu)晶界處之(zhi)間,變形量(liang)是(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)同的(de),晶粒(li)越粗,則這種變形量(liang)的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)均勻性越強(qiang),結果使(shi)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)冷加(jia)工(gong)表(biao)面(mian)質量(liang)變壞,特別(bie)是(shi)對奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)薄板深(shen)沖(chong)加(jia)工(gong)時會有更大的(de)影(ying)響。
3. 引起強度下降
奧氏體不銹鋼因固溶溫度(du)超高,引起晶粒粗(cu)大后,對機械性能的影響雖然不如高鉻(ge)鐵素體不銹鋼明顯,但(dan)也有使強度(du)下降的趨勢,見表3-6。
奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼固溶化加熱(re)溫(wen)度(du)過高的(de)另一個影響是能(neng)引起δ鐵素體(ti)含(han)量增(zeng)加,這不(bu)僅使奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼熱(re)加工性(xing)能(neng)變壞,也(ye)會(hui)引起組織中(zhong)鉻分布的(de)不(bu)平衡(heng),甚至局(ju)部區域貧(pin)鉻,使鋼的(de)晶間腐蝕敏(min)感性(xing)增(zeng)強。
所(suo)以,奧氏體不銹鋼(gang)固溶化熱處理(li)時,要適當控制加熱溫度(du)。
二、穩定化處理對固溶狀態性能的影響
含(han)穩定(ding)化(hua)元素的奧氏(shi)體不銹鋼,固(gu)溶化(hua)熱(re)處理(li)后再(zai)經穩定(ding)化(hua)處理(li)時(shi),會(hui)使機械性能有下降的趨勢。強度和(he)塑性、韌(ren)性均(jun)有這個現象。
強(qiang)度(du)下降的原(yuan)因,可(ke)能是穩定(ding)化處理時,強(qiang)碳(tan)化物(wu)形成元素鈦與更(geng)多(duo)的碳(tan)結合成TiC,減少(shao)了碳(tan)在奧氏體固溶(rong)體中(zhong)的強(qiang)化程度(du),并且,TiC在加熱保溫過程中(zhong)也會集聚(ju)長大,這(zhe)也會對(dui)強(qiang)度(du)產生影(ying)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(wen)定化(hua)處理加熱溫度(du)不宜(yi)過(guo)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(bu)銹(xiu)鋼不(bu)宜多次進行固溶化處(chu)理
在重要產品的奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)零件生產時,都明確規定(ding)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)經一次(ci)(ci)固溶(rong)化(hua)處理后(hou),如因(yin)某(mou)些原(yuan)因(yin)需要重新固溶(rong)化(hua)處理,則只允許進(jin)行一次(ci)(ci),即總共固溶(rong)化(hua)處理次(ci)(ci)數不(bu)能超過兩次(ci)(ci)。其原(yuan)因(yin)也是重復、多次(ci)(ci)固溶(rong)加熱,會引起晶(jing)粒長大,給材料性能帶(dai)來不(bu)利影響。
五、奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼的污(wu)染及(ji)其預(yu)防
奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼具有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)和(he)特點,使(shi)其越來越受到重(zhong)視和(he)應用(yong)(yong),特別是(shi)在核電設備的(de)(de)(de)(de)(de)制造生(sheng)產中,更(geng)是(shi)被應用(yong)(yong)于制造重(zhong)要、關(guan)鍵的(de)(de)(de)(de)(de)零部件(jian)(jian)。制造這些零部件(jian)(jian)選用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼,不(bu)僅對(dui)其成(cheng)分、顯微組織、雜質(zhi)元(yuan)素(su)有(you)(you)嚴(yan)格(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制,對(dui)力學性能(neng)、耐腐蝕性能(neng)、物理性能(neng)有(you)(you)高標準的(de)(de)(de)(de)(de)規定,對(dui)表(biao)面(mian)缺陷、內(nei)部缺陷的(de)(de)(de)(de)(de)檢驗和(he)評定有(you)(you)特殊(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)要求,也(ye)對(dui)加工、生(sheng)產、制造、包裝、運輸(shu)過程提出了(le)明(ming)確(que)的(de)(de)(de)(de)(de)限制條(tiao)件(jian)(jian)。這體(ti)現在對(dui)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)(de)清潔度和(he)防污染的(de)(de)(de)(de)(de)要求,以絕對(dui)保證奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全使(shi)用(yong)(yong)。
1. 奧氏體不銹(xiu)鋼的污染(ran)源和污染(ran)物(wu)
為了保(bao)證奧(ao)氏(shi)體不銹鋼的清潔和不被(bei)污染(ran),在自始(shi)至終的全過程中(zhong)要遠離和禁(jin)止接觸下列可能(neng)引起污染(ran)的材料。
(1) 高碳(tan)材料,包括碳(tan)鋼(gang),鐵素(su)體鋼(gang)和馬氏體不銹鋼(gang)。
(2) 可釋(shi)放出氯化物、氟化物的物品。
(3) 含氯(lv)0.25%以上的材料,如某(mou)些塑料、橡膠、石棉。
(4) 含鹵素(su)25ppm以上的水或其他介質。
(5) 硫及硫化物。
(6) 低熔(rong)點元素及其化合物(wu),如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及稀(xi)土元素Ce、La等。
(7) 熱(re)處理和(he)焊接過程中容(rong)易在(zai)材(cai)料上形成合金和(he)沉(chen)淀物的物品(pin)。
(8) 亞硝酸鹽。
(9) 鉻酸鹽(yan)、磷酸鹽(yan)。
(10) 增碳(tan)或增硫的(de)液體、氣體介質(含(han)熱處理加(jia)熱爐氣)。
2. 熱處理(li)及與(yu)熱處理(li)相關工序的防污染措施(shi)
(1) 熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)(包(bao)括其他熱(re)(re)加工)加熱(re)(re)時的爐內氣(qi)氛(fen)應(ying)是(shi)中性或(huo)弱氧化性氣(qi)氛(fen)和低硫氣(qi)氛(fen),最好采用真空(kong)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)和保護氣(qi)氛(fen)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)。
在還原性,能(neng)增(zeng)碳和(he)增(zeng)硫(liu)的氣氛(fen)中加熱會使(shi)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)表面(mian)增(zeng)碳、增(zeng)硫(liu),結果可能(neng)引起(qi)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)表面(mian)脆化和(he)降低(di)耐腐蝕性能(neng)。
在強氧化(hua)性氣氛中(zhong)加熱(re),會使奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面合金(jin)元(yuan)素氧化(hua),降低(di)鋼(gang)的表(biao)面質(zhi)量和耐腐蝕性。
(2) 熱處理時采用(yong)的工裝,掛具等應用(yong)同材(cai)質材(cai)料制造,或者采用(yong)合格的材(cai)料將工件與(yu)工裝、掛具隔離,以防(fang)止奧氏體不銹(xiu)鋼與(yu)其(qi)接觸處受(shou)污(wu)染,從(cong)而降低表面質量和(he)耐腐蝕性。
(3) 不銹鋼制造的(de)(de)全(quan)過(guo)程要防止與(yu)有污染可能的(de)(de)固(gu)體(ti)、液(ye)體(ti)、氣體(ti)相接觸(特殊(shu)工(gong)序采用(yong)的(de)(de)介質除外)。
(4) 奧氏(shi)體不銹鋼制品在包(bao)裝、運輸過程中也應防止與可污染(ran)物(wu)接觸。
(5) 一(yi)旦受到污(wu)染,應(ying)采取(qu)消除(chu)污(wu)染措(cuo)施,如進行(xing)酸洗、鈍化處理等。參(can)見本書(shu)第(di)七章第(di)六節的相關內容。