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(xiu)鋼固(gu)溶化處(chu)理(li)加熱(re)溫度的合理(li)選擇


 在(zai)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)的(de)材料標準(zhun)中,規定(ding)的(de)固溶化(hua)加熱(re)溫度(du)范圍較寬,實際(ji)熱(re)處理(li)生產時,可(ke)考慮鋼(gang)的(de)具體成分、含量、使用環境、可(ke)能失(shi)效形式等因(yin)素,合理(li)地選擇最佳加熱(re)溫度(du)。但是,要注意防(fang)止(zhi)固溶化(hua)加熱(re)溫度(du)太高(gao),因(yin)為固溶化(hua)處理(li)加熱(re)溫度(du)太高(gao),可(ke)能使經(jing)過鍛軋(ya)已經(jing)細化(hua)晶粒(li)的(de)材料晶粒(li)長(chang)大,見圖3-23和圖3-24。


圖 23.jpg


 晶粒的粗化會引起一些不(bu)良后果(guo)。


1. 晶間腐蝕敏感性增強(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,這就引起對晶間腐蝕的敏感性增強了,見圖3-25。


圖 24.jpg



2. 降(jiang)低冷加工質(zhi)量


  奧氏體不(bu)銹鋼(gang)在(zai)常溫條件下受力變形時,由(you)于晶(jing)(jing)界與晶(jing)(jing)粒(li)(li)位(wei)向不(bu)同,各(ge)個(ge)晶(jing)(jing)粒(li)(li)之間,一個(ge)晶(jing)(jing)粒(li)(li)的(de)(de)(de)心部(bu)與晶(jing)(jing)界處(chu)之間,變形量(liang)(liang)是不(bu)同的(de)(de)(de),晶(jing)(jing)粒(li)(li)越(yue)粗,則這種變形量(liang)(liang)的(de)(de)(de)不(bu)均勻(yun)性越(yue)強(qiang),結果使(shi)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)冷加工表(biao)面(mian)質量(liang)(liang)變壞,特(te)別是對奧氏體不(bu)銹鋼(gang)薄板(ban)深沖加工時會有更(geng)大的(de)(de)(de)影響(xiang)。


3. 引起強度下(xia)降


 奧(ao)氏體不(bu)銹鋼因固(gu)溶溫度超高(gao),引(yin)起晶粒(li)粗大后(hou),對機(ji)械性能(neng)的影響雖然(ran)不(bu)如高(gao)鉻(ge)鐵素體不(bu)銹鋼明顯(xian),但也(ye)有(you)使強度下降(jiang)的趨勢,見表3-6。


表 6.jpg


 奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼固溶化(hua)加熱溫度過高的另(ling)一個影響是能引起(qi)δ鐵素體(ti)含量增加,這(zhe)不僅使奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼熱加工性能變壞,也會引起(qi)組(zu)織中鉻(ge)分布的不平衡,甚至(zhi)局部區域貧鉻(ge),使鋼的晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)敏感性增強。


 所(suo)以(yi),奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼固溶化熱處(chu)理(li)時,要適當控制加熱溫度。



二、穩定化(hua)處理對固溶(rong)狀(zhuang)態性能的影響


 含穩(wen)定化元素的奧氏(shi)體不銹鋼,固溶(rong)化熱處(chu)理后再經(jing)穩(wen)定化處(chu)理時(shi),會使機械性(xing)(xing)能有(you)下降(jiang)的趨勢。強(qiang)度和塑性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)均(jun)有(you)這個現象。


 強度下(xia)降的原因,可能是(shi)穩定(ding)化(hua)處理(li)時,強碳化(hua)物形(xing)成元素鈦(tai)與更多的碳結合成TiC,減(jian)少了碳在(zai)奧氏(shi)體固溶體中的強化(hua)程(cheng)度,并且,TiC在(zai)加(jia)熱保(bao)溫(wen)過程(cheng)中也(ye)會集聚長大,這也(ye)會對強度產生影響。


 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、穩(wen)定化處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)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(ao)氏體不銹鋼不宜多次(ci)進行(xing)固溶化處理


 在(zai)重要產(chan)品的(de)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼零件生產(chan)時,都明(ming)確規定奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼經一(yi)次(ci)固(gu)(gu)溶(rong)化處(chu)(chu)理后(hou),如因(yin)某些原因(yin)需要重新固(gu)(gu)溶(rong)化處(chu)(chu)理,則只(zhi)允許進行一(yi)次(ci),即總共(gong)固(gu)(gu)溶(rong)化處(chu)(chu)理次(ci)數不能(neng)(neng)超過兩次(ci)。其(qi)原因(yin)也是重復、多次(ci)固(gu)(gu)溶(rong)加熱,會引起晶(jing)粒長大,給材料性(xing)能(neng)(neng)帶來不利影響(xiang)。



五、奧氏(shi)體不銹鋼的污染(ran)及其預防


奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)優良(liang)的(de)(de)性能和特(te)(te)點,使其越來(lai)越受到重視和應用(yong),特(te)(te)別是在核電設備的(de)(de)制造(zao)生(sheng)產(chan)中,更是被應用(yong)于制造(zao)重要(yao)、關鍵的(de)(de)零部件(jian)。制造(zao)這些零部件(jian)選用(yong)的(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang),不(bu)僅對(dui)其成分、顯微組織、雜質元素有(you)嚴格的(de)(de)控制,對(dui)力學性能、耐腐(fu)蝕性能、物(wu)理(li)性能有(you)高(gao)標準的(de)(de)規定,對(dui)表面缺陷、內(nei)部缺陷的(de)(de)檢(jian)驗和評定有(you)特(te)(te)殊的(de)(de)要(yao)求,也對(dui)加工、生(sheng)產(chan)、制造(zao)、包(bao)裝(zhuang)、運輸過(guo)程提出了明確的(de)(de)限制條件(jian)。這體(ti)現在對(dui)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)清潔度和防污(wu)染的(de)(de)要(yao)求,以絕對(dui)保證奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)安全(quan)使用(yong)。


 1. 奧氏(shi)體不銹鋼的(de)污染(ran)源和污染(ran)物(wu)


 為了保證奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼的(de)清(qing)潔(jie)和不被污染,在自始(shi)至終的(de)全(quan)過程中要(yao)遠離和禁止接觸下列(lie)可(ke)能(neng)引起(qi)污染的(de)材料。


(1) 高碳材料,包括碳鋼(gang)(gang),鐵素體鋼(gang)(gang)和馬(ma)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。


(2) 可(ke)釋放出氯化物(wu)、氟化物(wu)的物(wu)品。


(3) 含氯(lv)0.25%以上的材料,如某些塑料、橡膠、石棉。


(4) 含鹵素25ppm以上的水或其(qi)他(ta)介質。


(5) 硫及硫化物。


(6) 低熔點元素及其化合物,如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及稀土(tu)元素Ce、La等。


(7) 熱處理和焊接過程中容(rong)易在材料上形成(cheng)合金和沉淀物(wu)的物(wu)品。


(8) 亞(ya)硝酸鹽。


(9) 鉻酸(suan)鹽(yan)、磷酸(suan)鹽(yan)。


(10) 增(zeng)碳或增(zeng)硫(liu)的液體、氣(qi)體介質(zhi)(含熱處理加(jia)熱爐氣(qi))。


2. 熱(re)處理(li)及與熱(re)處理(li)相關工序的防(fang)污(wu)染措施(shi)


(1) 熱處(chu)(chu)理(li)(包括其他熱加工)加熱時的(de)爐(lu)內氣(qi)氛應(ying)是中性或弱氧(yang)化性氣(qi)氛和(he)低硫氣(qi)氛,最(zui)好采用真空熱處(chu)(chu)理(li)和(he)保護氣(qi)氛熱處(chu)(chu)理(li)。


      在(zai)還原(yuan)性,能(neng)增(zeng)碳和增(zeng)硫(liu)的氣(qi)氛中加熱會使(shi)奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼表(biao)面增(zeng)碳、增(zeng)硫(liu),結(jie)果(guo)可能(neng)引起奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼表(biao)面脆化和降低(di)耐腐蝕性能(neng)。


      在強氧化性(xing)氣氛中(zhong)加熱,會(hui)使奧氏體不銹(xiu)鋼表(biao)面合金元(yuan)素氧化,降低(di)鋼的表(biao)面質(zhi)量和耐腐蝕(shi)性(xing)。


(2) 熱處理時采用的(de)工裝,掛具等應(ying)用同材質材料制造,或者采用合(he)格(ge)的(de)材料將(jiang)工件(jian)與工裝、掛具隔離(li),以防止(zhi)奧氏(shi)體不銹鋼與其接觸處受污(wu)染(ran),從而降低(di)表面(mian)質量和(he)耐腐蝕性。


(3) 不銹鋼(gang)制(zhi)造的(de)(de)全過程要防止與有污染可能的(de)(de)固體(ti)、液體(ti)、氣體(ti)相接觸(特殊工序采(cai)用的(de)(de)介質除(chu)外(wai))。


(4) 奧氏體不銹鋼(gang)制品在包裝、運輸過程(cheng)中(zhong)也應防止(zhi)與(yu)可污染(ran)物接(jie)觸。


(5) 一旦受(shou)到污(wu)染,應采取消除污(wu)染措施(shi),如進行酸洗、鈍化(hua)處理等。參見(jian)本書(shu)第(di)七章第(di)六節(jie)的相關(guan)內容。