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、奧氏體不銹鋼固溶化處理(li)加熱(re)溫度的(de)合理(li)選擇
在(zai)奧氏體不銹鋼(gang)的(de)材料標準(zhun)中,規(gui)定的(de)固(gu)溶(rong)化加(jia)(jia)熱溫(wen)度范圍(wei)較寬,實際熱處理(li)生(sheng)產時,可(ke)(ke)考(kao)慮鋼(gang)的(de)具體成分、含量、使用環境(jing)、可(ke)(ke)能(neng)失效形式等因素,合理(li)地選(xuan)擇(ze)最佳加(jia)(jia)熱溫(wen)度。但是(shi),要注意(yi)防止固(gu)溶(rong)化加(jia)(jia)熱溫(wen)度太高,因為固(gu)溶(rong)化處理(li)加(jia)(jia)熱溫(wen)度太高,可(ke)(ke)能(neng)使經過鍛軋(ya)已(yi)經細化晶粒的(de)材料晶粒長大,見圖3-23和圖3-24。
晶粒的(de)粗化(hua)會引起一(yi)些不良后果。
1. 晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)敏(min)感性增強
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。
2. 降低冷加工(gong)質量(liang)
奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼在常溫條件下(xia)受(shou)力變形時,由于晶(jing)界與(yu)晶(jing)粒(li)位向不同(tong),各個晶(jing)粒(li)之間,一個晶(jing)粒(li)的(de)(de)心部與(yu)晶(jing)界處之間,變形量是(shi)不同(tong)的(de)(de),晶(jing)粒(li)越粗,則這種變形量的(de)(de)不均勻性越強,結果(guo)使(shi)奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼冷加(jia)工表面質量變壞,特別是(shi)對奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼薄板深沖加(jia)工時會有(you)更(geng)大的(de)(de)影響。
3. 引起強度下(xia)降
奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼因固溶溫(wen)度(du)超高(gao),引(yin)起(qi)晶粒粗大后,對機械性能的(de)影響雖然不(bu)如高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼明顯(xian),但也(ye)有(you)使強(qiang)度(du)下降的(de)趨勢,見(jian)表3-6。
奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼固溶化加熱溫度過(guo)高的另(ling)一個影響是能引起(qi)δ鐵(tie)素體含(han)量增(zeng)加,這(zhe)不(bu)(bu)僅使奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼熱加工性能變壞,也會引起(qi)組織(zhi)中(zhong)鉻(ge)分布的不(bu)(bu)平衡,甚至(zhi)局部區(qu)域貧(pin)鉻(ge),使鋼的晶間腐(fu)蝕(shi)敏(min)感性增(zeng)強。
所以,奧氏體不銹鋼固(gu)溶化熱(re)處理時,要適當控制(zhi)加熱(re)溫度。
二、穩定化處理對固溶狀態(tai)性能(neng)的影(ying)響
含穩定化元(yuan)素的奧氏體不銹(xiu)鋼,固溶化熱處(chu)理(li)(li)后(hou)再經穩定化處(chu)理(li)(li)時,會使機(ji)械性(xing)能有下降的趨勢。強(qiang)度和塑性(xing)、韌性(xing)均有這個現象(xiang)。
強(qiang)度(du)下降(jiang)的(de)原(yuan)因(yin),可能(neng)是穩定化處理時,強(qiang)碳(tan)化物形成(cheng)(cheng)元素(su)鈦與更多的(de)碳(tan)結合成(cheng)(cheng)TiC,減少(shao)了碳(tan)在奧氏體固(gu)溶體中(zhong)的(de)強(qiang)化程(cheng)度(du),并且,TiC在加熱保溫過程(cheng)中(zhong)也會集聚長大,這也會對強(qiang)度(du)產生影(ying)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(san)、穩定(ding)化處理加熱溫度不宜過高(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)23C6 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(xiu)鋼不宜多(duo)次進行固溶化處(chu)理
在(zai)重要(yao)產品的奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)零件生產時(shi),都明確規定(ding)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)經一(yi)次(ci)(ci)固(gu)(gu)溶(rong)化處(chu)理(li)后,如因某些原因需要(yao)重新固(gu)(gu)溶(rong)化處(chu)理(li),則只允(yun)許(xu)進行一(yi)次(ci)(ci),即(ji)總共固(gu)(gu)溶(rong)化處(chu)理(li)次(ci)(ci)數不(bu)能(neng)超過兩次(ci)(ci)。其(qi)原因也是重復、多次(ci)(ci)固(gu)(gu)溶(rong)加(jia)熱(re),會引起(qi)晶粒長大,給材(cai)料(liao)性能(neng)帶來不(bu)利(li)影響(xiang)。
五(wu)、奧氏體不銹鋼(gang)的污染(ran)及其預防(fang)
奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)具有優良的(de)(de)性能(neng)(neng)和特(te)點(dian),使其越來越受到重視(shi)和應用,特(te)別是在(zai)核電設備的(de)(de)制造生產中,更是被應用于制造重要、關鍵的(de)(de)零(ling)部(bu)件(jian)。制造這些(xie)零(ling)部(bu)件(jian)選用的(de)(de)奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang),不僅對其成分、顯微組織(zhi)、雜質元素有嚴格的(de)(de)控制,對力學性能(neng)(neng)、耐(nai)腐蝕(shi)性能(neng)(neng)、物理(li)性能(neng)(neng)有高標準(zhun)的(de)(de)規定,對表(biao)面缺(que)陷、內部(bu)缺(que)陷的(de)(de)檢驗和評定有特(te)殊的(de)(de)要求,也對加(jia)工、生產、制造、包裝、運輸過程提出了明確的(de)(de)限制條件(jian)。這體現在(zai)對奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)的(de)(de)清潔度和防污(wu)染的(de)(de)要求,以絕(jue)對保證奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)的(de)(de)安全(quan)使用。
1. 奧氏(shi)體不(bu)銹鋼的污(wu)(wu)染源和污(wu)(wu)染物
為了保證(zheng)奧氏體(ti)不銹鋼的(de)清潔(jie)和不被污染,在自始至終(zhong)的(de)全過程中要遠離和禁(jin)止接觸下列可能引起(qi)污染的(de)材料。
(1) 高(gao)碳材料(liao),包括碳鋼(gang)(gang),鐵(tie)素體鋼(gang)(gang)和馬(ma)氏體不銹鋼(gang)(gang)。
(2) 可釋放出氯化(hua)物(wu)、氟化(hua)物(wu)的物(wu)品(pin)。
(3) 含氯0.25%以上的材料,如某(mou)些(xie)塑料、橡(xiang)膠、石棉。
(4) 含鹵素(su)25ppm以(yi)上的(de)水(shui)或其(qi)他介質。
(5) 硫及(ji)硫化物(wu)。
(6) 低熔點元素及其(qi)化合物,如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及稀土元素Ce、La等。
(7) 熱處理和(he)焊接過程(cheng)中容易在材料上形(xing)成合金和(he)沉(chen)淀物(wu)(wu)的(de)物(wu)(wu)品。
(8) 亞硝酸鹽。
(9) 鉻(ge)酸鹽(yan)、磷酸鹽(yan)。
(10) 增碳或增硫的液(ye)體、氣(qi)體介質(含(han)熱處理加熱爐氣(qi))。
2. 熱處(chu)理及與熱處(chu)理相關工(gong)序的防污染措(cuo)施
(1) 熱(re)(re)處理(包括其他熱(re)(re)加(jia)工)加(jia)熱(re)(re)時的爐(lu)內氣(qi)氛應是中性或(huo)弱氧化性氣(qi)氛和(he)低硫氣(qi)氛,最好采用真空熱(re)(re)處理和(he)保護氣(qi)氛熱(re)(re)處理。
在(zai)還原性,能(neng)(neng)增(zeng)碳(tan)和增(zeng)硫的(de)氣氛中加熱會使(shi)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面增(zeng)碳(tan)、增(zeng)硫,結果可能(neng)(neng)引(yin)起奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面脆化和降低(di)耐腐蝕性能(neng)(neng)。
在強氧(yang)化性(xing)氣氛中加熱,會使奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)合金元素氧(yang)化,降(jiang)低鋼的表(biao)面(mian)質量和耐(nai)腐蝕性(xing)。
(2) 熱處理時采用(yong)的工(gong)裝(zhuang),掛具(ju)等應用(yong)同材(cai)質材(cai)料制造,或者采用(yong)合格(ge)的材(cai)料將工(gong)件與(yu)工(gong)裝(zhuang)、掛具(ju)隔(ge)離(li),以防止奧(ao)氏體不銹鋼與(yu)其(qi)接(jie)觸處受污(wu)染,從而降低表面質量和(he)耐腐(fu)蝕(shi)性。
(3) 不銹鋼制造的全過程(cheng)要防止與有污染可能的固(gu)體、液體、氣體相(xiang)接觸(特殊(shu)工序采(cai)用的介(jie)質除外)。
(4) 奧氏體不銹鋼制品在包(bao)裝、運(yun)輸過程中(zhong)也應(ying)防(fang)止與可污染物接(jie)觸。
(5) 一旦受到污染(ran),應采取消(xiao)除(chu)污染(ran)措施,如進(jin)行酸(suan)洗、鈍化(hua)處理等(deng)。參(can)見本書第(di)七章第(di)六節的相關內容。