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。在我國相關不銹鋼標準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(tie)素體不銹鋼的熱處(chu)理
如前所述,鐵素體不銹鋼在應用中應避免σ相脆性、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(tui)火
一般鐵素(su)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)退火溫度(du)在700~800℃,以0Cr13Al為例(li)。該鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)在含鉻13%左右的(de)基礎上(shang)加(jia)入0.10%~0.30%鋁(lv)。鋁(lv)是(shi)很強的(de)α相生成元素(su),鋼(gang)(gang)(gang)中加(jia)入這個含量的(de)鋁(lv)使鐵素(su)體組織更穩(wen)定(ding)。按標準(zhun)規定(ding),0Cr13Al退火溫度(du)為780~830℃,保溫后空冷或緩冷。這個溫度(du)加(jia)熱可較(jiao)充分(fen)地(di)消除應力,使鋼(gang)(gang)(gang)得到(dao)軟化(hua),改善塑性(xing)和韌性(xing),還保證晶粒不被粗化(hua),同時,鉻的(de)碳化(hua)物、氮(dan)化(hua)物不會析出,因(yin)而提高了鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐(nai)腐蝕性(xing)。
其他牌號的(de)(de)一般鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)退火(huo)(huo)加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)基(ji)本(ben)上也在這個溫(wen)(wen)度(du)(du)范圍,但有(you)的(de)(de)為控制晶粒長大傾(qing)向,溫(wen)(wen)度(du)(du)可略(lve)低(di)些(xie)(xie)。含有(you)硒、硫的(de)(de)易切削(xue)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼,為提(ti)高切削(xue)性能,從(cong)機械(xie)加(jia)工方(fang)面考(kao)慮,控制鋼不(bu)被過度(du)(du)軟化,其退火(huo)(huo)溫(wen)(wen)度(du)(du)也要偏低(di)一些(xie)(xie)。有(you)的(de)(de)為保證合(he)金元素(su)充分固溶,使鋼的(de)(de)組(zu)織(zhi)更(geng)加(jia)均勻,可適(shi)當提(ti)高一些(xie)(xie)加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du),鑄造鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)退火(huo)(huo)加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)也應偏高一些(xie)(xie)。
按照我國的相關(guan)標(biao)準(zhun),常見牌號的鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼的化學成分見表(biao)2-2,熱(re)處理工藝制度(du)和可達(da)到的性能(neng)標(biao)準(zhun)見表(biao)2-3。
鐵素體(ti)不銹鋼(gang)的退火加熱保溫時間(jian)一般按30min+δ×1min/mm計算,δ為有效厚度,mm.
b. 去應力退火
鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在焊接和(he)冷加(jia)工(gong)后,應(ying)(ying)進(jin)行消(xiao)除(chu)應(ying)(ying)力(li)處(chu)理,以(yi)消(xiao)除(chu)應(ying)(ying)力(li)和(he)改善塑(su)性。依據具體(ti)(ti)情況,可(ke)采用較低溫度(230~370℃),也可(ke)以(yi)采用較高溫度,在700~760℃保溫后,以(yi)不(bu)大(da)于50℃/h速度緩冷至600℃后空氣(qi)冷卻(que),這時(shi)(shi),消(xiao)除(chu)應(ying)(ying)力(li)會更徹底一些,但要(yao)有σ相少(shao)量析出的(de)危險。消(xiao)除(chu)應(ying)(ying)力(li)處(chu)理的(de)保溫時(shi)(shi)間可(ke)為1.5~2小(xiao)時(shi)(shi)或更多。
2. 高純鐵素體不銹鋼(gang)的熱處(chu)理
高(gao)純(chun)鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼指含(han)碳(tan)(tan)量(liang)通常不(bu)大于0.01%,特殊要求控(kong)制氮(dan)含(han)量(liang)不(bu)大于0.015%,而且硅(gui)、錳、磷、硫等(deng)雜(za)質(zhi)元素控(kong)制含(han)量(liang)也低于一般鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼,見表2-2中00Cr30Mo2和00Cr27Mo。高(gao)純(chun)鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的成分特點使碳(tan)(tan)、氮(dan)及雜(za)質(zhi)元素給鋼帶來(lai)的不(bu)利作用得到改(gai)善和減(jian)弱,特別是其高(gao)溫脆性(xing)傾向減(jian)小,耐腐(fu)蝕性(xing)能提高(gao),晶間腐(fu)蝕的敏感性(xing)降低。
因此,高(gao)(gao)純(chun)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)退(tui)火溫(wen)(wen)度可(ke)以高(gao)(gao)于一般鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)退(tui)火溫(wen)(wen)度,在較高(gao)(gao)的(de)溫(wen)(wen)度下進行,通(tong)常采(cai)用加熱保(bao)溫(wen)(wen)溫(wen)(wen)度為(wei)900~1050℃,保(bao)溫(wen)(wen)后快冷。高(gao)(gao)純(chun)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)退(tui)火后的(de)機械性能見(jian)表2-3。
高純鐵(tie)素體不(bu)銹鋼的焊后和冷加工后去應力工藝可同于一般(ban)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼。
這里需要提出注(zhu)意(yi)的(de)(de)(de)一個問題,在我國(guo)及其他一些國(guo)家的(de)(de)(de)材料標(biao)(biao)(biao)準中,對某(mou)些材料的(de)(de)(de)熱處(chu)理冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)方(fang)法(fa)標(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)上略有(you)不(bu)同。有(you)的(de)(de)(de)明(ming)確標(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)水(shui)冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)油冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)空冷(leng)(leng)(leng)(leng),而(er)有(you)的(de)(de)(de)則標(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)快冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)緩冷(leng)(leng)(leng)(leng)。這種快冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)緩冷(leng)(leng)(leng)(leng)的(de)(de)(de)標(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)方(fang)法(fa)值得討論(lun)。比如空氣冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que),對于(yu)一些小截(jie)(jie)面的(de)(de)(de)零件或(huo)(huo)高(gao)合金馬氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼,冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)效果(guo)(guo)已(yi)達到快冷(leng)(leng)(leng)(leng)效果(guo)(guo),而(er)對于(yu)較(jiao)大截(jie)(jie)面的(de)(de)(de)零件或(huo)(huo)碳鋼,普通合金鋼卻(que)(que)(que)只能(neng)達到緩冷(leng)(leng)(leng)(leng)的(de)(de)(de)效果(guo)(guo)。本書在資料引用時不(bu)做改動。但讀者在實(shi)際應用時,應根據具體(ti)(ti)材料成分、尺寸大小、形狀復雜(za)程度(du)、熱處(chu)理目的(de)(de)(de)、欲達到的(de)(de)(de)熱處(chu)理效果(guo)(guo)和可(ke)(ke)能(neng)出現的(de)(de)(de)熱處(chu)理缺(que)陷等因素確定實(shi)際冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)方(fang)法(fa)。如緩冷(leng)(leng)(leng)(leng)可(ke)(ke)采(cai)用埋(mai)灰(砂)冷(leng)(leng)(leng)(leng)、坑冷(leng)(leng)(leng)(leng)、爐冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)限速冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que),快冷(leng)(leng)(leng)(leng)可(ke)(ke)采(cai)用空冷(leng)(leng)(leng)(leng)、風冷(leng)(leng)(leng)(leng)、油冷(leng)(leng)(leng)(leng)、水(shui)冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)其他介質冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)等。