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(yi)、奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼固溶(rong)化處理(li)加熱(re)溫(wen)度的合理(li)選(xuan)擇


 在奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)的材料標準(zhun)中(zhong),規定的固溶(rong)化(hua)(hua)加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)范圍較寬(kuan),實際(ji)熱(re)處(chu)理生產時,可(ke)考(kao)慮鋼(gang)的具(ju)體成分、含(han)量、使(shi)用環境(jing)、可(ke)能失(shi)效形式等(deng)因(yin)素,合理地(di)選擇最佳加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)。但是(shi),要注意防止固溶(rong)化(hua)(hua)加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)太(tai)高,因(yin)為固溶(rong)化(hua)(hua)處(chu)理加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)太(tai)高,可(ke)能使(shi)經過鍛軋已經細化(hua)(hua)晶粒的材料晶粒長(chang)大,見圖3-23和圖3-24。


圖 23.jpg


 晶粒(li)的粗化(hua)會引起(qi)一些不良后(hou)果。


1. 晶(jing)間腐蝕(shi)敏感性(xing)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(di)冷加工質量(liang)


  奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在常(chang)溫(wen)條件下(xia)受力變(bian)(bian)形時,由于晶界與(yu)(yu)晶粒(li)位向不(bu)同(tong),各個晶粒(li)之間(jian),一(yi)個晶粒(li)的(de)(de)心部與(yu)(yu)晶界處之間(jian),變(bian)(bian)形量是不(bu)同(tong)的(de)(de),晶粒(li)越粗,則這種(zhong)變(bian)(bian)形量的(de)(de)不(bu)均勻性越強,結果使奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)冷加(jia)工表面質量變(bian)(bian)壞,特別是對(dui)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)薄板深沖加(jia)工時會有更大的(de)(de)影響。


3. 引起強度下(xia)降


 奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)因固溶溫度超高,引起晶(jing)粒粗大后,對機械(xie)性能的影(ying)響雖然不(bu)如高鉻鐵素體不(bu)銹鋼(gang)明(ming)顯(xian),但也(ye)有使強度下降的趨勢,見表3-6。


表 6.jpg


 奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼固溶化加熱溫度(du)過高的(de)另一(yi)個影響是能(neng)引起δ鐵素(su)體含量增加,這(zhe)不(bu)僅使(shi)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼熱加工性能(neng)變壞,也會引起組織中鉻分布的(de)不(bu)平(ping)衡(heng),甚至局部(bu)區域(yu)貧鉻,使(shi)鋼的(de)晶間腐蝕敏(min)感(gan)性增強。


 所以(yi),奧氏體不銹鋼固溶化熱處理時,要適當控制加熱溫(wen)度。



二(er)、穩定(ding)化處理對固溶狀態性(xing)能的(de)影響


 含穩(wen)定(ding)化(hua)元(yuan)素的奧氏(shi)體不銹鋼,固溶化(hua)熱(re)處理(li)后再經穩(wen)定(ding)化(hua)處理(li)時(shi),會使機(ji)械性(xing)能(neng)有下降的趨勢。強度(du)和塑性(xing)、韌性(xing)均有這個現象。


 強度下降的(de)原因,可能是穩定化(hua)處理時,強碳(tan)化(hua)物形成元(yuan)素鈦與更(geng)多(duo)的(de)碳(tan)結(jie)合成TiC,減少了碳(tan)在奧氏體(ti)固溶體(ti)中(zhong)的(de)強化(hua)程度,并且,TiC在加(jia)熱保溫過程中(zhong)也(ye)會(hui)集聚(ju)長大,這(zhe)也(ye)會(hui)對強度產生(sheng)影響(xiang)。


 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、穩定化處(chu)理加(jia)熱溫(wen)度不(bu)宜過(guo)高(gao)


  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、奧氏體不銹鋼不宜多次進行固溶化(hua)處理


 在重要產(chan)品(pin)的(de)奧氏體不銹(xiu)鋼零件生產(chan)時,都明確(que)規定奧氏體不銹(xiu)鋼經一次(ci)固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)化(hua)處理(li)(li)后,如因某(mou)些原因需要重新固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)化(hua)處理(li)(li),則只允許進行(xing)一次(ci),即(ji)總共(gong)固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)化(hua)處理(li)(li)次(ci)數不能(neng)超過兩次(ci)。其原因也(ye)是(shi)重復、多次(ci)固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)加熱(re),會引起晶粒(li)長(chang)大,給材料性(xing)能(neng)帶來不利影響。



五、奧氏體不(bu)銹鋼的污染及其預防(fang)


奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)性能(neng)(neng)和(he)(he)特點,使其越來越受到重視和(he)(he)應用(yong),特別(bie)是在核電(dian)設(she)備的(de)(de)(de)(de)制(zhi)造(zao)生產(chan)中(zhong),更是被應用(yong)于制(zhi)造(zao)重要、關(guan)鍵(jian)的(de)(de)(de)(de)零部(bu)(bu)件。制(zhi)造(zao)這些零部(bu)(bu)件選用(yong)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang),不(bu)僅(jin)對(dui)其成分、顯微(wei)組(zu)織、雜質元素(su)有(you)(you)嚴格的(de)(de)(de)(de)控制(zhi),對(dui)力學性能(neng)(neng)、耐腐蝕(shi)性能(neng)(neng)、物理性能(neng)(neng)有(you)(you)高標準的(de)(de)(de)(de)規定,對(dui)表面缺陷(xian)、內部(bu)(bu)缺陷(xian)的(de)(de)(de)(de)檢驗(yan)和(he)(he)評定有(you)(you)特殊的(de)(de)(de)(de)要求,也對(dui)加工、生產(chan)、制(zhi)造(zao)、包裝、運(yun)輸過程提(ti)出了(le)明確的(de)(de)(de)(de)限(xian)制(zhi)條(tiao)件。這體現(xian)在對(dui)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)清潔度和(he)(he)防(fang)污染的(de)(de)(de)(de)要求,以絕對(dui)保證奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)安全(quan)使用(yong)。


 1. 奧氏體不(bu)銹鋼的(de)污染(ran)(ran)源和污染(ran)(ran)物


 為了保證奧氏體不(bu)銹鋼(gang)的清潔和不(bu)被污染(ran),在自始至終的全(quan)過程中要遠(yuan)離和禁止接(jie)觸下(xia)列可能引起污染(ran)的材(cai)料。


(1) 高碳材(cai)料,包(bao)括碳鋼,鐵素體鋼和馬(ma)氏體不銹鋼。


(2) 可釋放出氯化物、氟化物的(de)物品(pin)。


(3) 含氯0.25%以上的材料,如某些(xie)塑料、橡膠、石棉。


(4) 含鹵素25ppm以上的水(shui)或其(qi)他介質。


(5) 硫(liu)(liu)及硫(liu)(liu)化物。


(6) 低(di)熔點元(yuan)素(su)及其化合物(wu),如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及稀(xi)土(tu)元(yuan)素(su)Ce、La等。


(7) 熱處理和(he)焊接(jie)過程中容(rong)易在材料上(shang)形成合金(jin)和(he)沉(chen)淀物(wu)的物(wu)品。


(8) 亞硝酸鹽(yan)。


(9) 鉻酸(suan)鹽、磷酸(suan)鹽。


(10) 增碳或增硫(liu)的液體、氣體介(jie)質(含熱處理加熱爐氣)。


2. 熱處理及(ji)與熱處理相關(guan)工序的防污染(ran)措(cuo)施


(1) 熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(包(bao)括其他熱(re)(re)加工)加熱(re)(re)時的(de)爐內氣氛(fen)(fen)(fen)應是中性(xing)或(huo)弱氧化性(xing)氣氛(fen)(fen)(fen)和低硫(liu)氣氛(fen)(fen)(fen),最(zui)好采用真空熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)和保護氣氛(fen)(fen)(fen)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)。


      在還原性,能(neng)增(zeng)(zeng)(zeng)碳(tan)和(he)增(zeng)(zeng)(zeng)硫(liu)的氣(qi)氛中加熱會使奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼表面增(zeng)(zeng)(zeng)碳(tan)、增(zeng)(zeng)(zeng)硫(liu),結果可(ke)能(neng)引起奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼表面脆化和(he)降低耐(nai)腐蝕(shi)性能(neng)。


      在強氧(yang)化(hua)性(xing)氣氛中加熱,會使(shi)奧氏體不銹鋼(gang)表面(mian)合金元(yuan)素氧(yang)化(hua),降低鋼(gang)的(de)表面(mian)質量和耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)。


(2) 熱處理時采用(yong)的工(gong)裝,掛具(ju)等應用(yong)同材(cai)質(zhi)材(cai)料(liao)制造(zao),或者采用(yong)合格的材(cai)料(liao)將工(gong)件與工(gong)裝、掛具(ju)隔離,以防止奧氏(shi)體不銹鋼與其接觸處受污染(ran),從而降低表面質(zhi)量和耐腐蝕(shi)性(xing)。


(3) 不(bu)銹鋼制造的全過程(cheng)要防止與有污染(ran)可能的固體、液體、氣(qi)體相接觸(特殊工序采用的介質除外)。


(4) 奧氏(shi)體不銹鋼制品在(zai)包(bao)裝、運輸(shu)過程中也應防止與(yu)可(ke)污染物接觸。


(5) 一旦(dan)受到(dao)污染,應采取消(xiao)除污染措施,如進(jin)行酸(suan)洗、鈍化(hua)處理(li)等。參見本書第七章第六節的相關(guan)內容。