奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性和抗氧化性,并具有高的塑性和良好的焊接性。奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼在航空、汽車、造船、化工、醫療器械以及人民日常生活中得到了廣泛的應用,并且由于這類鋼無磁性,因此在儀表、儀器工業中應用得也很廣泛。
但是奧氏體(ti)不銹鋼在加熱和冷(leng)卻(que)時不發生α→y固(gu)態相變,因(yin)此不能(neng)通(tong)過(guo)熱處理來達到強(qiang)化(hua)的(de)目(mu)的(de),只(zhi)(zhi)能(neng)通(tong)過(guo)冷(leng)變形加工(gong)來提高(gao)鋼的(de)強(qiang)度(du)。但是這種提高(gao)強(qiang)度(du)的(de)方法,只(zhi)(zhi)能(neng)用于工(gong)作溫度(du)不高(gao)的(de)零件,否則其強(qiang)度(du)將(jiang)因(yin)高(gao)溫加熱而迅速降低。
奧(ao)氏體不銹鋼(gang)的熱處理方式有以下三種:
1. 去應力(li)退火
為了消除(chu)加(jia)工(gong)后(hou)的殘留應(ying)力(li),可加(jia)熱到300~350℃,保溫1~2h,空冷。
消除焊(han)接(jie)應(ying)力(li)時一般采用(yong)700~900℃退火,保(bao)溫1~3h,空冷。溫度越高,焊(han)接(jie)應(ying)力(li)消除得越迅速(su)越徹底,而其軟化效果(guo)也越大。
用來消除冷作(zuo)硬化的退火(huo),其溫(wen)度為750~850℃,保溫(wen)時(shi)間為1~3h,快(kuai)冷。
2. 固(gu)溶處理
為使奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼中的(de)(de)碳(tan)化物(wu)(wu)及其(qi)他化合物(wu)(wu)(σ相(xiang)分(fen)解物(wu)(wu))充分(fen)溶入奧氏體(ti),然后快速冷卻到室(shi)溫(wen)(wen),以獲得(de)單(dan)相(xiang)奧氏體(ti)的(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)方(fang)法叫固溶處理。其(qi)工(gong)(gong)藝(yi)與(yu)淬(cui)火工(gong)(gong)藝(yi)相(xiang)似,只是鋼中不發生相(xiang)變(bian),處理的(de)(de)室(shi)溫(wen)(wen)組(zu)織是過飽和的(de)(de)y-Fe固溶體(ti)。固溶處理的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是提高奧氏體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼的(de)(de)耐蝕性和抗高溫(wen)(wen)氧化性,也(ye)可以消除冷作硬化。
固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)都(dou)較(jiao)高(gao),一(yi)般(ban)(ban)為(wei)1000~1100℃,含碳(tan)量(liang)高(gao)時(shi)(shi)(shi)取上限(xian)溫(wen)度(du)(du),含碳(tan)量(liang)低時(shi)(shi)(shi)取下限(xian)溫(wen)度(du)(du)。奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)應在(zai)(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)性或(huo)弱氧化(hua)(hua)氣氛中(zhong)(zhong)(zhong)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re),為(wei)此常采(cai)用(yong)空氣爐為(wei)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)設(she)備(bei)并以氨分(fen)解氣等作(zuo)為(wei)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)介質。氯化(hua)(hua)鹽(yan)會使鋼(gang)(gang)(gang)(gang)遭受腐(fu)蝕(shi),故(gu)不(bu)(bu)(bu)(bu)宜用(yong)鹽(yan)浴(yu)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re),在(zai)(zai)有(you)條(tiao)件(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)地方最好采(cai)用(yong)真空爐加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)。在(zai)(zai)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)時(shi)(shi)(shi),既(ji)應阻(zu)止(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)表面氧化(hua)(hua),也應防止(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)表面增碳(tan),因(yin)為(wei)增碳(tan)的(de)(de)(de)(de)結果會使鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)傾向增大(da)。一(yi)般(ban)(ban)來(lai)說,加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)越(yue)高(gao),碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)速度(du)(du)越(yue)快,如(ru)06Cr9Ni10鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)在(zai)(zai)1000℃固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)需(xu)要10min,在(zai)(zai)1065℃固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)需(xu)要3min,在(zai)(zai)1176℃固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)需(xu)要1.5min。從這個角(jiao)度(du)(du)來(lai)講,加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)越(yue)高(gao)越(yue)好,但加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)偏高(gao)又會引起晶(jing)(jing)粒過分(fen)長大(da),氧化(hua)(hua)鐵皮(pi)增厚。因(yin)為(wei)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)無(wu)法通過相變來(lai)細(xi)化(hua)(hua)晶(jing)(jing)粒,如(ru)果晶(jing)(jing)粒過大(da)會使材(cai)料的(de)(de)(de)(de)抗拉強度(du)(du)明顯下降(jiang)。為(wei)保證(zheng)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)質量(liang),固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理前必須將奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)零件(jian)(jian)(jian)(jian)表面清(qing)洗干凈。奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)低溫(wen)時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)熱(re)導率(lv)較(jiao)低,升到(dao)高(gao)溫(wen)后(700~800℃)熱(re)導率(lv)才有(you)所提高(gao),因(yin)此奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)零件(jian)(jian)(jian)(jian)在(zai)(zai)低溫(wen)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)時(shi)(shi)(shi),為(wei)保持零件(jian)(jian)(jian)(jian)內外均衡(heng)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re),加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)速度(du)(du)要緩慢,對于斷面較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)零件(jian)(jian)(jian)(jian)要預熱(re)到(dao)700~800℃等溫(wen)到(dao)一(yi)定(ding)時(shi)(shi)(shi)間,再快速升溫(wen)。在(zai)(zai)固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)溫(wen)度(du)(du)下的(de)(de)(de)(de)保溫(wen)時(shi)(shi)(shi)間不(bu)(bu)(bu)(bu)宜過長,一(yi)般(ban)(ban)按材(cai)料的(de)(de)(de)(de)有(you)效厚度(du)(du)計(ji)算,一(yi)般(ban)(ban)每毫米(mi)保溫(wen)1min。為(wei)防止(zhi)(zhi)碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)從奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)析出,加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)保溫(wen)后應在(zai)(zai)水中(zhong)(zhong)(zhong)快速冷卻,對于厚度(du)(du)不(bu)(bu)(bu)(bu)大(da)的(de)(de)(de)(de)工件(jian)(jian)(jian)(jian),為(wei)防止(zhi)(zhi)變形,可以空冷。
3. 穩定化處理
對于(yu)含鈦、鈮的(de)穩(wen)定(ding)(ding)型鉻、鎳奧氏體不銹鋼,可(ke)以(yi)(yi)采用穩(wen)定(ding)(ding)化處(chu)(chu)理(li),以(yi)(yi)提高鋼在450~900℃溫度范圍(wei)內(nei)、并在強烈(lie)腐蝕介質中(zhong)工(gong)作(zuo)時的(de)耐蝕性。穩(wen)定(ding)(ding)化處(chu)(chu)理(li)是(shi)在固(gu)溶處(chu)(chu)理(li)以(yi)(yi)后(hou)(hou)進行(xing),穩(wen)定(ding)(ding)化處(chu)(chu)理(li)工(gong)藝是(shi)將鋼加熱到850~900℃,保溫2~4h,然后(hou)(hou)在水中(zhong)或空氣中(zhong)冷卻。
這是因為鋼中加入鈦和鈮可消除晶間腐蝕,但它們的效果必須通過穩定化處理才能得到保證。單純的固溶處理使鉻的碳化物全部溶入奧氏體中,鈦和鈮的碳化物則部分溶入奧氏體中,如經400~800℃加熱,溶入奧氏體中的碳大部分以Cr23C6的形式析出,鈦和鈮的固定作用不能有效地發揮,晶間腐蝕仍會發生。如果將穩定化溫度提高到高于Cr23C6的溶解溫度,且又是碳化鈦(或碳化鈮)強烈析出的溫度(850~900℃),保溫2~4h,就能夠形成穩定的碳化鈦(或碳化鈮),從而防止奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。