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(xiu)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(ban)鐵素(su)體不銹鋼的熱處理


 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. 退火


  一般鐵(tie)素體不(bu)銹鋼的(de)退火溫度(du)在(zai)700~800℃,以0Cr13Al為例。該鋼是在(zai)含(han)(han)鉻13%左(zuo)右(you)的(de)基礎上加(jia)入(ru)0.10%~0.30%鋁。鋁是很強的(de)α相生成元素,鋼中加(jia)入(ru)這(zhe)個含(han)(han)量(liang)的(de)鋁使鐵(tie)素體組織(zhi)更穩定。按標準規定,0Cr13Al退火溫度(du)為780~830℃,保(bao)溫后空冷或緩冷。這(zhe)個溫度(du)加(jia)熱可較充(chong)分(fen)地消除應力,使鋼得(de)到軟化,改善塑性和韌性,還保(bao)證晶粒不(bu)被粗化,同時,鉻的(de)碳化物、氮(dan)化物不(bu)會析出(chu),因而(er)提高了鋼的(de)耐腐蝕性。


  其(qi)他牌號的(de)(de)一般鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)退(tui)火(huo)加(jia)(jia)熱溫度基本(ben)上也(ye)在這個(ge)溫度范圍,但有的(de)(de)為控制晶(jing)粒長大傾向,溫度可略低些(xie)。含有硒、硫的(de)(de)易切(qie)削鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang),為提高(gao)切(qie)削性(xing)能,從機械(xie)加(jia)(jia)工方面考慮,控制鋼(gang)不被過(guo)度軟化,其(qi)退(tui)火(huo)溫度也(ye)要偏低一些(xie)。有的(de)(de)為保證合(he)金(jin)元素(su)充(chong)分固(gu)溶,使(shi)鋼(gang)的(de)(de)組織更加(jia)(jia)均勻,可適當提高(gao)一些(xie)加(jia)(jia)熱溫度,鑄造鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)退(tui)火(huo)加(jia)(jia)熱溫度也(ye)應(ying)偏高(gao)一些(xie)。


  按照我(wo)國的(de)相關標準,常見牌號(hao)的(de)鐵素體不銹鋼的(de)化學(xue)成分見表2-2,熱(re)處(chu)理工藝(yi)制(zhi)度和可(ke)達到的(de)性能(neng)標準見表2-3。


表 2.jpg    表 3.jpg


 鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)退火加熱保溫時間一般(ban)按30min+δ×1min/mm計算,δ為有效厚度,mm.


 b. 去應力退火


  鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼在焊(han)接(jie)和(he)冷加(jia)工后(hou),應進行(xing)消除(chu)應力處理,以消除(chu)應力和(he)改善塑性。依(yi)據具體情況,可(ke)采用較(jiao)(jiao)低溫(wen)(wen)度(230~370℃),也可(ke)以采用較(jiao)(jiao)高溫(wen)(wen)度,在700~760℃保溫(wen)(wen)后(hou),以不(bu)大于50℃/h速度緩冷至600℃后(hou)空(kong)氣(qi)冷卻,這時(shi),消除(chu)應力會(hui)更徹底(di)一些,但要有σ相少量析出的(de)(de)危險。消除(chu)應力處理的(de)(de)保溫(wen)(wen)時(shi)間可(ke)為1.5~2小時(shi)或更多。



2. 高純鐵素體不銹鋼的熱處理


  高(gao)純鐵(tie)(tie)素(su)(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼指含(han)碳量(liang)通常(chang)不大于0.01%,特(te)殊(shu)要求控制(zhi)(zhi)氮(dan)含(han)量(liang)不大于0.015%,而且(qie)硅(gui)、錳、磷(lin)、硫(liu)等雜質(zhi)元(yuan)素(su)(su)控制(zhi)(zhi)含(han)量(liang)也低于一般(ban)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼,見(jian)表2-2中00Cr30Mo2和(he)00Cr27Mo。高(gao)純鐵(tie)(tie)素(su)(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)成(cheng)分特(te)點使碳、氮(dan)及雜質(zhi)元(yuan)素(su)(su)給(gei)鋼帶來的(de)不利作用得到(dao)改善和(he)減(jian)(jian)弱,特(te)別是其高(gao)溫脆性傾(qing)向減(jian)(jian)小,耐腐(fu)蝕性能(neng)提高(gao),晶間腐(fu)蝕的(de)敏感性降(jiang)低。


 因此,高純鐵素(su)體不(bu)銹鋼的退(tui)火溫(wen)度可(ke)以高于一般鐵素(su)體不(bu)銹鋼的退(tui)火溫(wen)度,在較高的溫(wen)度下(xia)進行,通常采(cai)用(yong)加熱保溫(wen)溫(wen)度為900~1050℃,保溫(wen)后(hou)(hou)快冷(leng)。高純鐵素(su)體不(bu)銹鋼退(tui)火后(hou)(hou)的機械性(xing)能見(jian)表(biao)2-3。


 高(gao)純鐵素體不銹鋼(gang)的焊后和冷加工后去應力工藝可同于一(yi)般鐵素體不銹鋼(gang)。


 這里需要提出(chu)注意的(de)(de)(de)一個問題(ti),在(zai)我國及(ji)其(qi)他一些(xie)國家的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料標(biao)準中(zhong),對(dui)某些(xie)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)處理冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻方(fang)(fang)法標(biao)示(shi)上略有(you)不同(tong)。有(you)的(de)(de)(de)明(ming)確標(biao)示(shi)水冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)(huo)油冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)(huo)空(kong)冷(leng)(leng)(leng)(leng),而(er)有(you)的(de)(de)(de)則標(biao)示(shi)快(kuai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)(huo)緩(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)。這種(zhong)快(kuai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)(huo)緩(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)的(de)(de)(de)標(biao)示(shi)方(fang)(fang)法值(zhi)得討論(lun)。比如(ru)空(kong)氣冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻,對(dui)于一些(xie)小截面的(de)(de)(de)零(ling)件或(huo)(huo)(huo)高合(he)金馬(ma)氏體不銹鋼(gang),冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻效(xiao)(xiao)果(guo)已(yi)達(da)到(dao)快(kuai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)效(xiao)(xiao)果(guo),而(er)對(dui)于較(jiao)大(da)(da)截面的(de)(de)(de)零(ling)件或(huo)(huo)(huo)碳鋼(gang),普通合(he)金鋼(gang)卻只能達(da)到(dao)緩(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)的(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)果(guo)。本書在(zai)資料引用(yong)時(shi)不做(zuo)改動。但(dan)讀者在(zai)實(shi)際(ji)應用(yong)時(shi),應根據具體材(cai)(cai)料成分、尺寸大(da)(da)小、形(xing)狀復雜程度、熱(re)(re)(re)(re)處理目的(de)(de)(de)、欲達(da)到(dao)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)處理效(xiao)(xiao)果(guo)和可能出(chu)現的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)處理缺陷等因(yin)素確定實(shi)際(ji)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻方(fang)(fang)法。如(ru)緩(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)可采用(yong)埋(mai)灰(砂(sha))冷(leng)(leng)(leng)(leng)、坑冷(leng)(leng)(leng)(leng)、爐冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)(huo)限(xian)速冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻,快(kuai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)可采用(yong)空(kong)冷(leng)(leng)(leng)(leng)、風冷(leng)(leng)(leng)(leng)、油冷(leng)(leng)(leng)(leng)、水冷(leng)(leng)(leng)(leng)或(huo)(huo)(huo)其(qi)他介質冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻等。