依據化學成分、熱處理目的的不同，奧氏(shi)體(ti)不銹鋼常采用的熱處理方式有固溶化處理、穩定化退火處理、消除應力處理以及敏化處理等。
一、固溶(rong)化處理(li)
奧氏體不銹鋼固溶化處理就是將鋼加熱到過剩相充分溶解到固溶體中的某一溫度，保持一定時間之后快速冷卻的工藝方法。奧氏體不銹鋼固溶化熱處理的目的是要把在以前各加工工序中產生或析出的合金碳化物，如（FeCr)23C6等以及σ相重新溶解到奧氏體中，獲取單一的奧氏體組織（有的可能存在少量的δ鐵素體），以保證材料有良好的機械性能和耐腐蝕性能，充分地消除應力和冷作硬化現象。
固溶化(hua)處理適合任何成分和牌號的奧(ao)氏體(ti)不銹鋼。
1. 固溶化處理加熱(re)溫(wen)度的選擇
奧氏體系列的不(bu)銹(xiu)鋼雖然(ran)化學成分、種類不(bu)同(tong)，但(dan)固(gu)溶化處理加熱(re)(re)溫度的差別不(bu)大。常見牌號奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼固(gu)溶化加熱(re)(re)推薦溫度范圍見表3-2.
奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)含(han)(han)鉻(ge)碳(tan)化(hua)(hua)物和σ相的(de)分(fen)(fen)(fen)解、固溶(rong)是(shi)隨加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)的(de)升高而(er)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)的(de)。在(zai)實際(ji)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)條件(jian)下(xia)，850℃左右碳(tan)化(hua)(hua)物即開始分(fen)(fen)(fen)解、固溶(rong)，但(dan)在(zai)這個溫度(du)(du)(du)需要(yao)長(chang)時間保溫。提高加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)，可(ke)減少(shao)保溫時間，即可(ke)使碳(tan)化(hua)(hua)物充分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)解和固溶(rong)。有(you)資料報道，0Cr18Ni9鋼(gang)(gang)(gang)的(de)碳(tan)化(hua)(hua)物溶(rong)入奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)，在(zai)1000℃需要(yao)10min,在(zai)1065℃需要(yao)3min,在(zai)1176℃只需要(yao)1.5min.當然，加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)太高會(hui)(hui)帶來其他的(de)不(bu)利(li)作用(yong)。所(suo)(suo)以，0Cr18Ni9、1Cr18Ni9奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)生產中(zhong)，固溶(rong)化(hua)(hua)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)采用(yong)1050℃左右是(shi)適(shi)宜的(de)；含(han)(han)鉬(mu)的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)，因(yin)鉬(mu)會(hui)(hui)降低(di)固溶(rong)擴散速度(du)(du)(du)，其固溶(rong)化(hua)(hua)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)可(ke)提高一些，如(ru)采用(yong)1080℃左右；含(han)(han)穩定化(hua)(hua)元(yuan)(yuan)素(su)的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)，如(ru)果采用(yong)較(jiao)高的(de)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)，會(hui)(hui)使鈦或鈮的(de)碳(tan)化(hua)(hua)物過度(du)(du)(du)溶(rong)解而(er)不(bu)利(li)于發揮(hui)穩定化(hua)(hua)元(yuan)(yuan)素(su)的(de)作用(yong)，所(suo)(suo)以，含(han)(han)穩定化(hua)(hua)元(yuan)(yuan)素(su)的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)固溶(rong)化(hua)(hua)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)可(ke)低(di)一些，如(ru)1000℃左右即可(ke)；奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)化(hua)(hua)學(xue)成分(fen)(fen)(fen)中(zhong)，當形(xing)成鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)元(yuan)(yuan)素(su)（以鉻(ge)當量計）和形(xing)成奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)元(yuan)(yuan)素(su)（以鎳當量計）的(de)比例在(zai)Schaeffler圖（圖1-1)上位(wei)置接近出(chu)現鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)區界時，此鋼(gang)(gang)(gang)的(de)固溶(rong)化(hua)(hua)處(chu)理加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)宜取(qu)較(jiao)低(di)溫度(du)(du)(du)；鑄造奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)，因(yin)其組(zu)織(zhi)成分(fen)(fen)(fen)不(bu)均(jun)勻性強(qiang)，為保證(zheng)固溶(rong)化(hua)(hua)處(chu)理效果，固溶(rong)化(hua)(hua)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)比同牌號的(de)鍛材(cai)、軋材(cai)要(yao)偏高。
2. 加(jia)熱保溫時(shi)間
奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)含有大量(liang)的(de)(de)合(he)金(jin)元素(su)，鉻(ge)的(de)(de)碳化(hua)(hua)物溶解固(gu)(gu)溶速(su)度(du)較(jiao)慢(man)，鋼(gang)的(de)(de)導熱率低，所以，奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)固(gu)(gu)溶化(hua)(hua)處理的(de)(de)加熱保溫時間比一(yi)般合(he)金(jin)鋼(gang)要加長20%~30%.以保證(zheng)內部均(jun)溫和鉻(ge)及(ji)碳化(hua)(hua)物的(de)(de)充(chong)分(fen)固(gu)(gu)溶。
3. 固溶化處(chu)理的冷卻
經固溶加熱、保溫的(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼在冷卻時，如(ru)果冷卻速(su)度不(bu)足，則已固溶于奧氏(shi)體(ti)(ti)中的(de)合金碳化(hua)物(wu)或(huo)σ相還(huan)可能析出，所以，固溶化(hua)處理的(de)冷卻速(su)度很重要。
從理論(lun)上講，固(gu)溶化冷卻(que)速度越快越好(hao)，但在(zai)(zai)具體生產中(zhong)(zhong)會存在(zai)(zai)零(ling)件變(bian)形和殘留應力的(de)(de)問題(ti)。在(zai)(zai)我國和其他(ta)一些國家(jia)的(de)(de)標(biao)準中(zhong)(zhong)，將奧(ao)氏(shi)體不銹鋼的(de)(de)冷卻(que)方式(shi)標(biao)注為“快冷”，在(zai)(zai)許多(duo)情況(kuang)下，對“快冷”的(de)(de)理解可(ke)能不同，“快”的(de)(de)程度不好(hao)界定。
綜合不(bu)同文獻資料(liao)介(jie)紹的情況，奧氏體不(bu)銹鋼固溶化冷卻方式可按以(yi)下原則(ze)掌(zhang)握。
含(han)鉻量(liang)(liang)大于(yu)22%,且(qie)含(han)鎳較高的奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼；含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)大于(yu)0.08%的奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼；含(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)小于(yu)或等(deng)于(yu)0.08%,但有效尺寸(cun)大于(yu)3mm的奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼，應選(xuan)水冷(leng)。
含碳量小于(yu)或等(deng)于(yu)0.08%,但有效尺寸小于(yu)3mm的奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，可用風(feng)冷。
有效尺寸為0.5mm以(yi)下的薄板件可空冷。
截面(mian)尺(chi)寸大的(de)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)零(ling)部(bu)件毛坯即使水冷(leng)，其心部(bu)或(huo)接近心部(bu)處(chu)的(de)冷(leng)卻(que)(que)速度也未(wei)必滿足(zu)要(yao)求，一旦加(jia)工成零(ling)件后(hou)，這(zhe)部(bu)分成為接觸介(jie)質(zhi)的(de)表面(mian)，就會影響該部(bu)分的(de)耐腐蝕性能，在這(zhe)種(zhong)情況(kuang)下，可先加(jia)工，使工作面(mian)能盡(jin)量地接近固溶化(hua)冷(leng)卻(que)(que)介(jie)質(zhi)，保證(zheng)較快(kuai)地冷(leng)卻(que)(que)。或(huo)者選用含穩(wen)定化(hua)元素的(de)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，并(bing)在固溶化(hua)處(chu)理后(hou)進行穩(wen)定化(hua)退火處(chu)理。
二、穩定化(hua)退火
穩(wen)(wen)(wen)定化退(tui)火是對(dui)含穩(wen)(wen)(wen)定化元素鈦或鈮(ni)的(de)奧(ao)氏體不銹鋼采(cai)用的(de)熱處理方法。采(cai)用這種方法的(de)目的(de)是利用鈦、鈮(ni)與(yu)碳的(de)強(qiang)結(jie)合特性、穩(wen)(wen)(wen)定碳、使其(qi)盡量不與(yu)鉻結(jie)合，最終達到穩(wen)(wen)(wen)定鉻的(de)目的(de)，提高整在奧(ao)氏體中的(de)穩(wen)(wen)(wen)定性，避免從晶界析出，確保材料的(de)耐(nai)腐蝕(shi)性。
1. 穩定化處理加熱溫度的選擇
為了達(da)到(dao)奧氏體不銹鋼(gang)穩定化處理的目的，使(shi)鋼(gang)中的碳盡量形成TiC或NbC,穩定化處理加(jia)熱溫度的選擇很重要。這個溫度的選擇原(yuan)則應是高于（FeCr)23C6的溶解溫度（這個溫度為400~825℃),低于或略高于TiC或NbC的開始溶解溫度（TiC的溶解溫度區間為750~1120℃).在這個溫度范圍加熱、保溫、使（FeCr)23C6能充分溶解，而TiC或NbC不溶解或很少溶解。由于鈦、鈮與碳的親合力大于鉻與碳的親合力，使得從（FeCr)23C6中分解出來的碳會與鋼中其余的鈦或鈮形成新的TiC或NbC。見圖3-17。
而從（FeCr)23C6，中分解出的鉻重新溶入奧氏體中，所以，含鈦的奧氏體不銹鋼的穩定化處理加熱溫度一般推薦為850~930℃.實驗證明，含鈦的奧氏不銹鋼在這個溫度區間進行穩定化處理后，耐晶間腐蝕性能最好，見圖3-18,。
含(han)鈮的奧氏體不銹鋼穩定化處理加熱溫度取(qu)推薦溫度區間(jian)的中上限(xian)即可。
2. 保溫時(shi)間
有關資料報道，TiC在900℃、NbC在920℃約1h便可充分形成。因為穩定化處理包括（FeCr)23C6的溶解、TiC或NbC的形成、鉻的固溶等過程，所以工件到溫后，保溫時間最少不能少于2h,在實際生產中，保溫2~4h即可，當然，過大的零件應延長保溫時間。在透燒后，保溫時間不小于2h.如果鋼中含碳量較高或含鈦量較低時，應適當延長保溫時間。
3. 冷卻方(fang)式
奧氏體不(bu)銹鋼(gang)穩(wen)定化處理(li)的(de)冷(leng)(leng)(leng)卻方式和冷(leng)(leng)(leng)卻速度(du)(du)對穩(wen)定化效(xiao)果沒有多大影(ying)響(xiang)，所(suo)以，為了防止(zhi)形狀復(fu)雜(za)工件的(de)變形或(huo)為保(bao)證工件的(de)應力最小(xiao)，可采用較小(xiao)的(de)冷(leng)(leng)(leng)卻速度(du)(du)，如空冷(leng)(leng)(leng)或(huo)爐冷(leng)(leng)(leng)。根據(ju)試(shi)驗研究(jiu)結果，含鈦的(de)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)，從穩(wen)定化溫度(du)(du)900℃冷(leng)(leng)(leng)卻到200℃的(de)過程(cheng)中，冷(leng)(leng)(leng)卻速度(du)(du)為0.9℃/min與(yu)15.6℃/min的(de)試(shi)件相(xiang)比，在金相(xiang)組織、硬度(du)(du)及耐(nai)晶(jing)間腐蝕方面沒有不(bu)同。
三、消(xiao)除應力處理
確定(ding)奧氏體不(bu)銹鋼消(xiao)除(chu)應力處理工(gong)藝方法，應根(gen)據(ju)材質類型、使用環境、消(xiao)除(chu)應力目(mu)的(de)及(ji)工(gong)件形狀尺寸(cun)等情況(kuang)，注意(yi)掌握以下原(yuan)則。
1. 材質(zhi)類型
這里將材質分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個類型的目的是為了說明問題的方便。Ⅰ類－含碳量≤0.03%的超低碳奧氏體不銹鋼，如 304L不銹鋼 , 316L不銹鋼 等。Ⅱ類－含穩定化元素的奧氏體不銹鋼，如321不銹鋼 、347H不銹鋼 等。Ⅲ類－除Ⅰ、Ⅱ類外的標準型奧氏體不銹鋼。
a. Ⅰ類(lei)奧(ao)氏體不銹鋼的含碳量低于敏化溫度(du)下(xia)奧(ao)氏體固溶(rong)碳量，Ⅱ類(lei)奧(ao)氏體不銹鋼由于穩(wen)定(ding)化元素(su)的作(zuo)用(yong)，使它們(men)在固溶(rong)化加熱(re)溫度(du)以下(xia)的任(ren)何溫度(du)區間加熱(re)和冷卻，都基本上在保證消除一定(ding)應(ying)力的同時，不產(chan)生(sheng)其(qi)他不利作(zuo)用(yong)。所(suo)以，它們(men)消除應(ying)力處理工藝的選擇范圍寬，不受(shou)更多(duo)限制。
b. Ⅲ類(lei)奧氏體不銹(xiu)鋼為(wei)防止含鉻合(he)金(jin)碳化(hua)物的析出，不可(ke)(ke)在(zai)480~950℃范圍加熱，可(ke)(ke)以在(zai)固溶(rong)化(hua)溫度加熱后(hou)快冷，也可(ke)(ke)以在(zai)480℃以下的溫度加熱后(hou)緩(huan)慢冷卻(que)，從(cong)消(xiao)除應(ying)力的效(xiao)果看(kan)，前者(zhe)效(xiao)果好于(yu)后(hou)者(zhe)。
2. 使用環境
a. 產(chan)生嚴重的(de)應(ying)力(li)腐蝕(shi)環境。在選材(cai)上，最好采(cai)用(yong)Ⅰ類(lei)或(huo)Ⅱ類(lei)奧氏體不銹鋼，并在900~1100℃之間加熱后緩(huan)慢冷卻，可(ke)(ke)以(yi)較徹底地消(xiao)除(chu)應(ying)力(li)。如果采(cai)用(yong)皿(min)類(lei)奧氏體不銹鋼，應(ying)在固溶化溫(wen)度加熱并快冷，此時(shi)可(ke)(ke)消(xiao)除(chu)原先的(de)應(ying)力(li)，但由于采(cai)用(yong)急冷方式，還會產(chan)生一些新的(de)應(ying)力(li)。為此，還可(ke)(ke)補(bu)充一次(ci)低溫(wen)去應(ying)力(li)處理。
b. 產生晶間腐蝕環境。可加熱到(dao)固溶化溫度，Ⅰ類、Ⅱ類奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼可緩(huan)慢(man)冷卻，Ⅱ類奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼必(bi)須快(kuai)冷。
如果在工件生產中有產生敏化的(de)可能而(er)又在產生晶間腐(fu)蝕的(de)環境中工作，則應采用I類奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)，加(jia)熱(re)到(dao)(dao)固溶(rong)化溫度(du)后快冷，或采用Ⅱ類奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)，加(jia)熱(re)到(dao)(dao)穩定化溫度(du)后緩慢(man)冷卻。
3. 工件形(xing)狀
工件形狀復(fu)雜、易變(bian)形，應采(cai)用較低的加(jia)熱溫度和(he)緩慢的冷卻(que)速度，Ⅱ類奧氏體不銹(xiu)鋼可以(yi)采(cai)用穩(wen)定(ding)化處理加(jia)熱溫度和(he)緩慢的冷卻(que)方(fang)式。
4. 去應力的主要(yao)目的
a. 去除加(jia)工(gong)過程中產生(sheng)的(de)應(ying)力或(huo)去除加(jia)工(gong)后的(de)殘留應(ying)力。可采(cai)用(yong)固溶化處理加(jia)熱溫(wen)度并快(kuai)冷(leng)，Ⅰ類、Ⅱ類奧(ao)氏體不(bu)銹鋼可采(cai)用(yong)較(jiao)緩慢(man)的(de)冷(leng)卻方式。
b. 為保證工件最終尺(chi)寸(cun)的穩定性。可采用(yong)低(di)的加熱溫度(du)和緩慢的冷卻速度(du)。
c. 為消(xiao)除(chu)很大的(de)殘留應(ying)(ying)力(li)(li)。消(xiao)除(chu)在工(gong)作環境中可能產生新(xin)應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)工(gong)件的(de)殘留應(ying)(ying)力(li)(li)或(huo)為消(xiao)除(chu)大截(jie)面焊接件的(de)焊接應(ying)(ying)力(li)(li)，應(ying)(ying)采用固(gu)溶化加熱溫度，Ⅲ類奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼必須(xu)快冷(leng)。這種情況最好(hao)選用Ⅰ類或(huo)Ⅱ類奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼，加熱后緩慢冷(leng)卻(que)，消(xiao)除(chu)應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)效(xiao)果更(geng)好(hao)。
d. 為消除只(zhi)能采用局部(bu)加熱(re)方(fang)式(shi)工件的殘留應(ying)力。應(ying)采取低溫度加熱(re)并緩(huan)慢冷卻的方(fang)式(shi)。
表(biao)3-3是推薦的奧(ao)氏體不(bu)銹鋼消(xiao)除應力的處理方法和(he)應用條件(jian)。
說明：表中方(fang)法順序為優先(xian)選擇順序。
A: 1010~1120℃加熱保溫(wen)后緩慢冷卻。
B: 850~900℃加熱(re)保(bao)溫(wen)后緩慢(man)冷(leng)卻(que)。
C: 1010~1120℃加熱保(bao)溫后快(kuai)速冷(leng)卻。
D: 480~650℃加熱保溫后緩慢冷卻。
E: 430~480℃加(jia)熱(re)保溫后緩(huan)慢冷卻。
F: 200~480℃加熱保溫后(hou)緩(huan)慢冷卻。
保(bao)溫時間，按每25mm,保(bao)溫1~4h,較低溫度時采用較長(chang)保(bao)溫時間。
注(zhu)：①. 在較強(qiang)應(ying)力腐(fu)蝕環境(jing)工(gong)作的工(gong)件，最好選用(yong)I類(lei)鋼進行(xing)A處(chu)理(li)或(huo)II類(lei)鋼進行(xing)B處(chu)理(li)。
②. 件在制造(zao)過程中，產生敏化情況(kuang)下應用。
③. 如果工件在最終加工后進行(xing)C處(chu)理時(shi)，此時(shi)可采用A或B處(chu)理。
表3-3中推薦的奧氏(shi)體不銹鋼消除應力的熱處理(li)方法中，有(you)些(xie)是與(yu)奧氏(shi)體不銹鋼固溶化處理(li)和穩定(ding)化退火(huo)方法一致的，可合并進行。
四、敏化處理
敏化處理(li)實際上不(bu)屬于奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼或(huo)其(qi)制品在生(sheng)產制造過程(cheng)中(zhong)應該(gai)采用的熱處理(li)方法。而是作為在檢(jian)驗(yan)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼抗晶間腐(fu)蝕能(neng)力進行試(shi)驗(yan)時所采用的一個程(cheng)序。
敏化處理實質上是使奧氏體不銹鋼對晶間腐蝕更敏感化的處理。因為敏化處理可以使奧氏體不銹鋼中的合金碳化物如（FeCr)23C6等較大程度地沿晶界析出，從而使其在晶間腐蝕介質中更快產生晶間腐蝕，以便達到快速檢驗奧氏體不銹鋼抗晶間腐蝕的能力。
在(zai)我國有關的不銹鋼(gang)耐晶間腐蝕傾向試(shi)驗方法(fa)中，一般規定(ding)為(wei)(wei)含C≤0.03%或含有穩定(ding)化元素的奧氏體不銹鋼(gang)的敏(min)化處理制度為(wei)(wei)加熱到650℃,鍛材(cai)、軋材(cai)試(shi)片保溫2h空(kong)冷，鑄材(cai)試(shi)片保溫1h空(kong)冷。
對于(yu)一些(xie)特殊使用場合，為(wei)(wei)更嚴格(ge)地(di)考核材料的(de)(de)(de)(de)抗晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)能力(li)，在某些(xie)標準中，對奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)敏(min)(min)化制度規定得更為(wei)(wei)苛刻，依據工件將來使用的(de)(de)(de)(de)溫度及(ji)材料的(de)(de)(de)(de)含(han)碳(tan)量以及(ji)是否(fou)含(han)鉬元(yuan)素等因素而采用不同(tong)的(de)(de)(de)(de)敏(min)(min)化制度。有的(de)(de)(de)(de)還對敏(min)(min)化處理的(de)(de)(de)(de)升、降溫速度加以控制。所以，在判定奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)傾向性(xing)大小時，應(ying)注意采用的(de)(de)(de)(de)敏(min)(min)化制度。
這里需要指出的一個現象是，在敏化溫度隨著保持時間的延長，由于（FeCr)23C6析出得更充分，所以，晶界的貧鉻情況也就更明顯，反映在晶間腐蝕效果更嚴重。但是，當保持時間繼續延長，長到足以使鉻可以擴散到晶界區，并消除晶界區的局部貧鉻效果時，則晶間腐蝕現象也會隨之解除。見圖3-19。這種效果雖然存在，但是，靠這種方法改善奧氏體不銹鋼晶間腐蝕效果，在實際生產中很少采用。
五、奧氏體不(bu)銹鋼的(de)冷加(jia)工強化(hua)及去(qu)應力(li)處(chu)理
奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼不(bu)能(neng)用熱處理方法強化(hua)，但可以通(tong)過(guo)冷(leng)加工(gong)變形得以強化(hua)（冷(leng)作硬化(hua)、形變強化(hua)），會使強度提高(gao)、塑性下降。
1. 奧氏體不銹(xiu)鋼冷加(jia)工強(qiang)化的(de)理(li)論基礎和影響因(yin)素(su)
奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼冷變形強化的(de)理論和效(xiao)果(guo)與馬(ma)氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼及其(qi)他金屬相比，有其(qi)特殊性。
按一般的冷變形強化(hua)理(li)論，許多金屬材料在冷加工變形過程中，會(hui)由(you)于晶體(ti)產生缺陷、點陣畸變、位錯、亞(ya)結構等使(shi)晶體(ti)滑移受到阻力(li)，從而(er)使(shi)金屬得到強化(hua)。
奧氏(shi)體不(bu)銹鋼在(zai)冷加工變(bian)(bian)形過(guo)程(cheng)中，除了產(chan)生(sheng)如同其他金屬材料的冷加工強(qiang)化(hua)現象外，還會(hui)因在(zai)形變(bian)(bian)過(guo)程(cheng)中，有部分(fen)穩定性差的奧氏(shi)體轉變(bian)(bian)成為(wei)馬(ma)氏(shi)體，而(er)增加了奧氏(shi)體不(bu)銹鋼的強(qiang)化(hua)效(xiao)果。
如前所述，奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼由于Ms點低(di)于室(shi)溫(wen)，一般情況下，其(qi)室(shi)溫(wen)組織為(wei)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，不(bu)會發生(sheng)向馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)轉(zhuan)變(bian)過(guo)(guo)程。但是，受合金元素的(de)(de)影(ying)響(xiang)，奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)穩定(ding)程度(du)有(you)所不(bu)同，有(you)的(de)(de)很(hen)穩定(ding)，有(you)的(de)(de)是相對(dui)不(bu)穩定(ding)的(de)(de)，稱(cheng)其(qi)為(wei)亞穩定(ding)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)。穩定(ding)性強(qiang)的(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)在接受冷(leng)加工(gong)變(bian)形時，仍(reng)保持(chi)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組織，而穩定(ding)性差的(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)在冷(leng)加工(gong)變(bian)形過(guo)(guo)程中，會有(you)一部(bu)分(fen)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)發生(sheng)向馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)轉(zhuan)變(bian)。這個由于冷(leng)加工(gong)變(bian)形引起亞穩定(ding)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)向馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)的(de)(de)開始(shi)溫(wen)度(du)記Md,一些研究表明(ming)，Md高于Ms170~350℃,在室(shi)溫(wen)以上。Md點越高，說明(ming)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)向馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)越容(rong)易發生(sheng)。影(ying)響(xiang)Md點溫(wen)度(du)，或者說影(ying)響(xiang)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼冷(leng)加工(gong)變(bian)形強(qiang)化(hua)的(de)(de)因(yin)素很(hen)多(duo)，如鋼的(de)(de)化(hua)學成(cheng)分(fen)、冷(leng)加工(gong)變(bian)形度(du)、冷(leng)加工(gong)變(bian)形溫(wen)度(du)等(deng)。下面重點說明(ming)化(hua)學成(cheng)分(fen)和冷(leng)加工(gong)變(bian)形度(du)的(de)(de)影(ying)響(xiang)效果。
a. 化(hua)學成分的影響
合金(jin)元素(su)對奧氏體不(bu)銹鋼冷加工(gong)變(bian)形強化的影響是(shi)復雜的，綜合各方(fang)面的研(yan)究報道，基(ji)本觀(guan)點如下：
①. 對屈服強度的影(ying)響(xiang)
奧氏(shi)體不(bu)銹鋼冷變(bian)形過程中，在發生屈服前，由于冷變(bian)形量(liang)不(bu)大(da)，不(bu)至于引起大(da)量(liang)奧氏(shi)體向(xiang)馬氏(shi)體的(de)(de)轉變(bian)，此時(shi)，強(qiang)化效果主(zhu)要是原來固溶于奧氏(shi)體中的(de)(de)合金元(yuan)素的(de)(de)固溶強(qiang)化作(zuo)用(yong)結果，所以，填隙(xi)型合金元(yuan)素，如碳、氮等(deng)作(zuo)用(yong)較(jiao)大(da)，亦(yi)即含碳、氮較(jiao)多的(de)(de)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼的(de)(de)屈服強(qiang)度(du)較(jiao)高。
②. 對(dui)破(po)斷（抗拉）強度的影(ying)響
奧氏體(ti)不(bu)銹鋼在(zai)冷(leng)(leng)變形(xing)發生屈(qu)服(fu)后，變形(xing)量較(jiao)大(da)，強化效果明(ming)顯了(le)，此(ci)階段影響奧氏體(ti)穩定性的因素起主(zhu)導作用，即降(jiang)低(di)(di)奧氏體(ti)穩定性的合金元(yuan)素影響較(jiao)大(da)，如硅(gui)、鉬、鉻增(zeng)加(jia)冷(leng)(leng)變形(xing)強化效果、提(ti)高(gao)抗拉強度，而鎳、銅則減小冷(leng)(leng)變形(xing)強化的效果，降(jiang)低(di)(di)抗拉強度。
實(shi)際上，合金元素對奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)變形(xing)的強(qiang)化(hua)作(zuo)(zuo)用(yong)是復(fu)雜的，以碳(tan)(tan)為例，碳(tan)(tan)既有對奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)固溶(rong)強(qiang)化(hua)，從(cong)(cong)而提高奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)變形(xing)強(qiang)化(hua)的作(zuo)(zuo)用(yong)，也有穩定奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，使奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)向馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變發生困(kun)難(nan)，從(cong)(cong)而降(jiang)低奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)變形(xing)強(qiang)化(hua)的作(zuo)(zuo)用(yong)。而且(qie)，還(huan)會(hui)依碳(tan)(tan)含量(liang)的不(bu)同(tong)，作(zuo)(zuo)用(yong)程(cheng)度也不(bu)同(tong)。圖3-5顯示了碳(tan)(tan)對兩種奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼冷(leng)加(jia)(jia)工(gong)強(qiang)化(hua)的影響效(xiao)果(guo)。
鉻和鎳的作用見圖(tu) 3-20 。
從圖3-20可見，當鉻量(liang)相同時，鎳(nie)的(de)(de)(de)硬化效果隨(sui)其(qi)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)增加而(er)減小，這是(shi)由于鎳(nie)穩定(ding)了奧氏體(ti)，影響(xiang)了奧氏體(ti)向馬氏體(ti)轉變的(de)(de)(de)結果。圖3-5含(han)鉻相同而(er)含(han)鎳(nie)不同的(de)(de)(de)兩條曲(qu)線也驗(yan)證了這個結論。
在鎳≤12%的范圍內(nei)，當(dang)鎳含(han)量(liang)相同(tong)時，鉻(ge)的硬化效果(guo)隨鉻(ge)含(han)量(liang)的增(zeng)加(jia)而減小，這是因為鉻(ge)的增(zeng)加(jia)會使組(zu)織中產生(sheng)δ鐵素(su)體(ti)，從而使可向馬氏體(ti)轉變(bian)的奧氏體(ti)比例(li)減少(shao)。同(tong)時，鉻(ge)作為合(he)金元素(su)，對(dui)奧氏體(ti)的轉變(bian)點Md也產生(sheng)一定的降低(di)作用，減弱了發(fa)生(sheng)轉變(bian)的可能性。
在鎳≥14%的(de)(de)范圍內，鉻(ge)對硬化效果(guo)的(de)(de)作用不明顯了(le)，這可能是因為(wei)此時的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)已(yi)經很(hen)穩定了(le)，冷加(jia)工變形已(yi)不再(zai)使奧(ao)氏(shi)體(ti)發(fa)生向馬氏(shi)體(ti)轉變，鉻(ge)只起到固溶強化的(de)(de)作用，隨鉻(ge)含量(liang)的(de)(de)增(zeng)加(jia)，硬化效果(guo)也(ye)略有增(zeng)加(jia)。
b. 冷加工變形(xing)度的影(ying)響
奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)冷(leng)加(jia)(jia)(jia)工(gong)變(bian)(bian)形強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)的(de)效果(guo)與冷(leng)加(jia)(jia)(jia)工(gong)變(bian)(bian)形度(du)(du)有較大的(de)關系。一(yi)(yi)般規律是隨冷(leng)加(jia)(jia)(jia)工(gong)變(bian)(bian)形度(du)(du)的(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)效果(guo)增(zeng)大，即(ji)屈服強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)、抗拉(la)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)提高，而且屈強(qiang)(qiang)(qiang)比也(ye)顯著提高，有文獻報道，固溶狀(zhuang)態奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)屈強(qiang)(qiang)(qiang)比一(yi)(yi)般為30%~45%;而冷(leng)加(jia)(jia)(jia)工(gong)變(bian)(bian)形強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)后，依變(bian)(bian)形度(du)(du)不同(tong)，屈強(qiang)(qiang)(qiang)比最高可達85%~90%,這在多年的(de)生產實踐(jian)中也(ye)得到了(le)證明，奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)冷(leng)加(jia)(jia)(jia)工(gong)變(bian)(bian)形度(du)(du)達到10%~12%時，屈強(qiang)(qiang)(qiang)比即(ji)可達到70%~75%.當然，隨著強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，其(qi)塑性(xing)和沖擊韌性(xing)將有明顯的(de)降低。圖3-21及表3-4均顯示出了(le)奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)隨冷(leng)加(jia)(jia)(jia)工(gong)變(bian)(bian)形度(du)(du)的(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)對力學性(xing)能的(de)影響。
還有，隨著冷加工變(bian)形(xing)度的(de)(de)增加，奧(ao)氏體不(bu)銹鋼的(de)(de)磁導率也明顯增加，這也說(shuo)明，隨著冷加工變(bian)形(xing)度的(de)(de)增加，奧(ao)氏體向馬氏體的(de)(de)轉(zhuan)變(bian)量增加了(le)。
冷(leng)加(jia)工(gong)變(bian)(bian)形(xing)雖(sui)可使奧(ao)氏體不銹鋼強(qiang)化，但需要對(dui)(dui)其進(jin)行大(da)的(de)冷(leng)加(jia)工(gong)變(bian)(bian)形(xing)，這對(dui)(dui)于(yu)截面較(jiao)大(da)或形(xing)狀復雜的(de)零部件(jian)，在工(gong)藝(yi)上難以(yi)實現。
此外，由于冷加工(gong)變形后，鋼(gang)的(de)塑性、韌(ren)性指標下降(jiang)，又因(yin)有較大的(de)應(ying)力，會在(zai)應(ying)力腐蝕環境中增加應(ying)力腐蝕的(de)敏(min)感(gan)性，所(suo)以，在(zai)實際應(ying)用中受(shou)到一定的(de)限(xian)制。
2. 冷加工變形強(qiang)化后的去應力處理(li)
奧氏體不銹鋼(gang)或制品（彈簧，螺栓(shuan)等）經冷(leng)(leng)加工(gong)變形強化后(hou)，存在較大(da)(da)的加工(gong)應(ying)力，這種應(ying)力的存在導致在應(ying)力腐蝕(shi)環境中使(shi)用(yong)時，增(zeng)加了應(ying)力腐蝕(shi)的敏(min)感(gan)性(xing)(xing)，影(ying)響尺寸(cun)的穩定性(xing)(xing)。為減小應(ying)力，可采用(yong)去應(ying)力處(chu)理(li)（有的叫應(ying)力松弛處(chu)理(li)）。一般是加熱到(dao)(dao)280~400℃保持(chi)2~3h后(hou)空冷(leng)(leng)或緩冷(leng)(leng)。去應(ying)力處(chu)理(li)不僅(jin)可減少(shao)制件的應(ying)力，還(huan)會在延伸率無大(da)(da)改變的情況下，使(shi)硬度強度及(ji)彈性(xing)(xing)極限(xian)得到(dao)(dao)提高，見(jian)圖3-22和表3-5。
