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、奧氏體不銹鋼固溶(rong)化處理(li)加熱溫度的合理(li)選擇


 在奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼的(de)材(cai)料(liao)標(biao)準中,規定的(de)固溶化(hua)(hua)加熱(re)溫度范(fan)圍較寬,實際熱(re)處理生產時(shi),可(ke)考慮鋼的(de)具體(ti)(ti)成分(fen)、含量、使用環境、可(ke)能失效(xiao)形式等因(yin)素(su),合(he)理地選擇最佳加熱(re)溫度。但是,要注(zhu)意防(fang)止固溶化(hua)(hua)加熱(re)溫度太高,因(yin)為固溶化(hua)(hua)處理加熱(re)溫度太高,可(ke)能使經過鍛(duan)軋已(yi)經細化(hua)(hua)晶粒(li)的(de)材(cai)料(liao)晶粒(li)長大,見圖(tu)3-23和圖(tu)3-24。


圖 23.jpg


 晶粒的(de)粗化會引起一些不良(liang)后果。


1. 晶間腐蝕敏感性增強


 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)蝕的敏感性增強了,見圖3-25。


圖 24.jpg



2. 降低冷加工質量


  奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)常溫條(tiao)件下(xia)受力變(bian)形時,由于晶界與(yu)晶粒(li)位向(xiang)不(bu)(bu)同,各個(ge)晶粒(li)之間(jian),一(yi)個(ge)晶粒(li)的(de)心部與(yu)晶界處之間(jian),變(bian)形量(liang)是不(bu)(bu)同的(de),晶粒(li)越粗,則(ze)這種變(bian)形量(liang)的(de)不(bu)(bu)均勻(yun)性越強,結果使(shi)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)冷(leng)加(jia)工表(biao)面質量(liang)變(bian)壞,特別是對奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)薄板深沖加(jia)工時會有更大的(de)影響(xiang)。


3. 引(yin)起強度下降


 奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼因固溶溫度(du)超高(gao),引起晶粒粗大后,對機械性能(neng)的(de)影(ying)響雖然不(bu)如高(gao)鉻鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼明顯,但(dan)也有使(shi)強度(du)下降的(de)趨勢,見表3-6。


表 6.jpg


 奧氏體不銹鋼固溶化(hua)加熱(re)溫度(du)過高的(de)另一個影響(xiang)是能引起(qi)δ鐵素體含量(liang)增加,這不僅使奧氏體不銹鋼熱(re)加工性(xing)能變壞(huai),也(ye)會引起(qi)組織中鉻(ge)(ge)分布的(de)不平衡,甚(shen)至局(ju)部(bu)區域貧鉻(ge)(ge),使鋼的(de)晶間腐蝕敏感性(xing)增強。


 所(suo)以(yi),奧氏體不銹鋼固溶(rong)化熱(re)處(chu)理時,要(yao)適當控(kong)制加熱(re)溫度(du)。



二、穩(wen)定化處理對(dui)固溶狀態性(xing)能的影響


 含穩定化(hua)元素的奧氏體不銹鋼(gang),固溶化(hua)熱處理后再經穩定化(hua)處理時,會使機械(xie)性能有下降的趨勢。強度和(he)塑性、韌(ren)性均有這個現(xian)象(xiang)。


 強(qiang)度(du)(du)下降(jiang)的原因,可能是穩(wen)定(ding)化(hua)處理時,強(qiang)碳化(hua)物形成元素鈦與更多的碳結(jie)合成TiC,減(jian)少了(le)碳在奧氏體(ti)固溶體(ti)中的強(qiang)化(hua)程(cheng)(cheng)度(du)(du),并且,TiC在加熱保溫過程(cheng)(cheng)中也(ye)會集聚長大,這也(ye)會對強(qiang)度(du)(du)產生影響(xiang)。


 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)定化處理加熱(re)溫(wen)度不宜過高(gao)


  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、奧氏體不銹鋼不宜多次進(jin)行固溶化處(chu)理


 在重(zhong)要(yao)產品的奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)零件生產時,都(dou)明確規定奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)經(jing)一(yi)次(ci)固(gu)溶化處理(li)后,如(ru)因(yin)某些原(yuan)因(yin)需要(yao)重(zhong)新(xin)固(gu)溶化處理(li),則只允許進(jin)行一(yi)次(ci),即總共固(gu)溶化處理(li)次(ci)數不能(neng)超過(guo)兩次(ci)。其(qi)原(yuan)因(yin)也是重(zhong)復、多次(ci)固(gu)溶加熱(re),會引起晶粒長大,給(gei)材料性能(neng)帶來不利(li)影響(xiang)。



五、奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的污染及其預防


奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼具有(you)(you)優良的(de)(de)性能(neng)(neng)和(he)特點,使(shi)其越來越受到重視和(he)應用(yong)(yong)(yong),特別(bie)是在核電設備的(de)(de)制(zhi)(zhi)造(zao)生產中,更(geng)是被(bei)應用(yong)(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)造(zao)重要(yao)(yao)、關鍵的(de)(de)零部(bu)件(jian)。制(zhi)(zhi)造(zao)這些零部(bu)件(jian)選用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼,不僅(jin)對(dui)其成分、顯(xian)微組織、雜質元素有(you)(you)嚴格的(de)(de)控制(zhi)(zhi),對(dui)力學性能(neng)(neng)、耐(nai)腐蝕性能(neng)(neng)、物(wu)理性能(neng)(neng)有(you)(you)高(gao)標準(zhun)的(de)(de)規定,對(dui)表面(mian)缺陷、內(nei)部(bu)缺陷的(de)(de)檢(jian)驗和(he)評定有(you)(you)特殊的(de)(de)要(yao)(yao)求,也對(dui)加工、生產、制(zhi)(zhi)造(zao)、包裝、運輸過程提(ti)出了明確(que)的(de)(de)限制(zhi)(zhi)條件(jian)。這體現(xian)在對(dui)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼的(de)(de)清潔度(du)和(he)防(fang)污染的(de)(de)要(yao)(yao)求,以(yi)絕對(dui)保證奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼的(de)(de)安全使(shi)用(yong)(yong)(yong)。


 1. 奧氏體不銹鋼的污染源和污染物


 為(wei)了保證奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)的清潔和不(bu)被污(wu)染,在自始至(zhi)終的全(quan)過程中要遠離和禁(jin)止接觸下列可(ke)能(neng)引起(qi)污(wu)染的材料。


(1) 高碳(tan)材料,包括碳(tan)鋼,鐵素體鋼和馬氏體不(bu)銹鋼。


(2) 可釋放出氯化物、氟化物的物品。


(3) 含氯0.25%以(yi)上的材(cai)料(liao),如某些塑料(liao)、橡膠(jiao)、石棉。


(4) 含(han)鹵素25ppm以上的水(shui)或(huo)其他介質(zhi)。


(5) 硫(liu)及硫(liu)化物。


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


(7) 熱處理和焊(han)接過程中容(rong)易在材(cai)料(liao)上形成合金和沉(chen)淀物的物品(pin)。


(8) 亞(ya)硝酸(suan)鹽。


(9) 鉻酸(suan)(suan)鹽、磷酸(suan)(suan)鹽。


(10) 增碳或(huo)增硫的液(ye)體(ti)(ti)、氣體(ti)(ti)介質(zhi)(含(han)熱處理加熱爐氣)。


2. 熱處理及與熱處理相關工(gong)序的(de)防(fang)污染(ran)措施


(1) 熱(re)(re)處理(包(bao)括其他熱(re)(re)加工)加熱(re)(re)時的爐內(nei)氣氛(fen)(fen)應(ying)是中性(xing)或弱氧化性(xing)氣氛(fen)(fen)和(he)低硫氣氛(fen)(fen),最好采用真空熱(re)(re)處理和(he)保(bao)護氣氛(fen)(fen)熱(re)(re)處理。


      在還(huan)原性,能增碳和增硫(liu)的氣(qi)氛中加熱會使奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)增碳、增硫(liu),結(jie)果可(ke)能引起奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)脆化和降低耐腐蝕性能。


      在強氧化(hua)性(xing)氣氛中(zhong)加熱,會使奧氏體不銹鋼表面合金元(yuan)素氧化(hua),降低鋼的表面質量和耐腐蝕(shi)性(xing)。


(2) 熱處(chu)理(li)時采用的(de)工裝,掛(gua)具等應(ying)用同材質材料制造,或者(zhe)采用合(he)格的(de)材料將工件(jian)與(yu)工裝、掛(gua)具隔離,以防止(zhi)奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)與(yu)其接(jie)觸處(chu)受污(wu)染,從而降低表(biao)面(mian)質量和耐腐蝕性。


(3) 不銹鋼制造的全(quan)過程(cheng)要防止與有污染可能的固體(ti)、液體(ti)、氣(qi)體(ti)相(xiang)接觸(特殊工序采(cai)用的介質除外(wai))。


(4) 奧氏體(ti)不銹鋼制品(pin)在包裝、運輸過程中也應防(fang)止與可污染(ran)物接觸。


(5) 一旦受到(dao)污(wu)染,應采取消除污(wu)染措施,如進行酸洗、鈍(dun)化處理等。參見(jian)本書(shu)第七(qi)章第六節(jie)的相(xiang)關內容(rong)。