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)、奧氏體(ti)不銹鋼固(gu)溶化處理加熱(re)溫(wen)度的合(he)理選(xuan)擇
在奧氏(shi)體(ti)不銹鋼的材料標(biao)準中(zhong),規定的固溶化加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度范圍(wei)較寬,實際熱(re)處理(li)生(sheng)產(chan)時,可考慮鋼的具體(ti)成分、含量、使用環境、可能失(shi)效(xiao)形式等因素,合理(li)地選擇最佳加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度。但(dan)是(shi),要注意防(fang)止固溶化加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度太高,因為(wei)固溶化處理(li)加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度太高,可能使經過鍛軋已經細化晶(jing)粒的材料晶(jing)粒長大,見圖3-23和(he)圖3-24。
晶粒(li)的粗(cu)化(hua)會引起一些不(bu)良后(hou)果(guo)。
1. 晶間腐蝕敏(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(fu)蝕的敏感性增強了,見圖3-25。
2. 降低冷(leng)加工質量
奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在常溫條件下受力變形(xing)時,由于晶(jing)(jing)界(jie)與晶(jing)(jing)粒(li)(li)位向不(bu)(bu)(bu)同,各個晶(jing)(jing)粒(li)(li)之間,一個晶(jing)(jing)粒(li)(li)的(de)心部與晶(jing)(jing)界(jie)處之間,變形(xing)量是(shi)不(bu)(bu)(bu)同的(de),晶(jing)(jing)粒(li)(li)越粗(cu),則這種變形(xing)量的(de)不(bu)(bu)(bu)均(jun)勻性(xing)越強,結果使奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)冷加工表面質量變壞,特(te)別是(shi)對奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)薄板深沖加工時會有更大的(de)影(ying)響。
3. 引起強度下降
奧氏體不(bu)銹鋼因固溶(rong)溫度(du)超高(gao)(gao),引起晶(jing)粒(li)粗大后,對機械性(xing)能的(de)影響雖然不(bu)如高(gao)(gao)鉻鐵素體不(bu)銹鋼明顯,但(dan)也有(you)使(shi)強度(du)下降的(de)趨勢(shi),見表3-6。
奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼固溶化加熱溫(wen)度過高的另一個影(ying)響(xiang)是能(neng)(neng)引起(qi)δ鐵素體(ti)含量增加,這不(bu)(bu)僅使奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼熱加工性(xing)能(neng)(neng)變壞(huai),也會(hui)引起(qi)組織中(zhong)鉻(ge)分布的不(bu)(bu)平衡,甚至局部區域貧鉻(ge),使鋼的晶間腐蝕敏感(gan)性(xing)增強。
所(suo)以,奧氏體不銹鋼(gang)固溶化熱處理時,要適(shi)當控制(zhi)加熱溫度。
二、穩定化處理(li)對固溶狀態性能的影響
含(han)穩定化元素的(de)奧(ao)氏體不銹鋼(gang),固溶化熱處(chu)理后再經穩定化處(chu)理時,會使機械性(xing)能有(you)下(xia)降(jiang)的(de)趨勢。強(qiang)度和塑性(xing)、韌(ren)性(xing)均有(you)這(zhe)個現象。
強(qiang)度(du)下降的(de)原因,可能是(shi)穩定化處理時,強(qiang)碳化物形(xing)成(cheng)元素鈦與更多的(de)碳結合成(cheng)TiC,減少(shao)了(le)碳在(zai)奧氏體(ti)固溶體(ti)中(zhong)的(de)強(qiang)化程度(du),并且,TiC在(zai)加(jia)熱保溫過程中(zhong)也會集聚(ju)長大,這(zhe)也會對強(qiang)度(du)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、穩定(ding)化處理加熱(re)溫度不宜過(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)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、奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)不宜多(duo)次(ci)進行固溶(rong)化處(chu)理
在重(zhong)(zhong)要產品(pin)的奧氏體不(bu)銹鋼零件生產時(shi),都明確規(gui)定奧氏體不(bu)銹鋼經一次(ci)固溶(rong)化(hua)(hua)處(chu)理后,如因(yin)(yin)某些(xie)原因(yin)(yin)需要重(zhong)(zhong)新固溶(rong)化(hua)(hua)處(chu)理,則只允許進行一次(ci),即總共固溶(rong)化(hua)(hua)處(chu)理次(ci)數不(bu)能超過兩次(ci)。其原因(yin)(yin)也是重(zhong)(zhong)復(fu)、多次(ci)固溶(rong)加熱,會(hui)引(yin)起晶粒(li)長大,給材(cai)料性能帶(dai)來不(bu)利影響。
五、奧氏體不銹鋼的污染及其預(yu)防(fang)
奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼具有優(you)良的(de)(de)性(xing)能和(he)(he)特點,使(shi)其(qi)越(yue)來越(yue)受到(dao)重(zhong)視和(he)(he)應用(yong)(yong)(yong),特別是在核電設備的(de)(de)制(zhi)造生產中,更是被應用(yong)(yong)(yong)于制(zhi)造重(zhong)要、關鍵的(de)(de)零部件(jian)。制(zhi)造這些零部件(jian)選用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼,不(bu)僅對其(qi)成分(fen)、顯(xian)微(wei)組織、雜質元素有嚴格(ge)的(de)(de)控制(zhi),對力學(xue)性(xing)能、耐腐蝕性(xing)能、物理性(xing)能有高(gao)標準(zhun)的(de)(de)規定,對表面(mian)缺陷(xian)、內部缺陷(xian)的(de)(de)檢驗和(he)(he)評(ping)定有特殊的(de)(de)要求,也對加工、生產、制(zhi)造、包裝(zhuang)、運(yun)輸(shu)過(guo)程(cheng)提出了明確(que)的(de)(de)限制(zhi)條件(jian)。這體(ti)現(xian)在對奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼的(de)(de)清潔度和(he)(he)防污(wu)染的(de)(de)要求,以絕(jue)對保證奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼的(de)(de)安全使(shi)用(yong)(yong)(yong)。
1. 奧氏體不銹鋼的污染源和(he)污染物
為了保證奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼的(de)清(qing)潔和(he)不被污(wu)染(ran),在自始(shi)至終的(de)全過程中要(yao)遠(yuan)離和(he)禁止接觸(chu)下列可(ke)能(neng)引起污(wu)染(ran)的(de)材(cai)料。
(1) 高(gao)碳材料,包括碳鋼,鐵素體鋼和馬(ma)氏體不(bu)銹(xiu)鋼。
(2) 可釋(shi)放出氯化物(wu)、氟化物(wu)的物(wu)品。
(3) 含氯0.25%以上的材料,如某些(xie)塑(su)料、橡膠、石棉。
(4) 含鹵素25ppm以上的水或其他介質。
(5) 硫(liu)及硫(liu)化(hua)物。
(6) 低熔點元素(su)及(ji)其化合物,如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及(ji)稀土元素(su)Ce、La等。
(7) 熱處(chu)理和焊接過程中(zhong)容(rong)易在材(cai)料上形(xing)成合(he)金和沉淀物的物品。
(8) 亞硝酸(suan)鹽。
(9) 鉻酸(suan)(suan)鹽(yan)、磷酸(suan)(suan)鹽(yan)。
(10) 增碳或增硫的(de)液體(ti)、氣體(ti)介質(zhi)(含熱處理加熱爐氣)。
2. 熱處理及與(yu)熱處理相關工序的防(fang)污染措施
(1) 熱(re)(re)處理(li)(li)(包括(kuo)其(qi)他熱(re)(re)加工)加熱(re)(re)時(shi)的爐(lu)內氣氛(fen)應是中性或弱氧化性氣氛(fen)和低硫(liu)氣氛(fen),最好采用(yong)真(zhen)空熱(re)(re)處理(li)(li)和保護氣氛(fen)熱(re)(re)處理(li)(li)。
在還(huan)原性,能(neng)(neng)增碳和增硫的氣氛中加熱會(hui)使奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表面增碳、增硫,結果可能(neng)(neng)引起奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表面脆化和降(jiang)低耐(nai)腐蝕(shi)性能(neng)(neng)。
在強(qiang)氧(yang)化性(xing)氣氛中加(jia)熱,會(hui)使奧氏體不銹鋼表(biao)面合(he)金元素(su)氧(yang)化,降低鋼的表(biao)面質量和耐腐蝕(shi)性(xing)。
(2) 熱(re)處理時采用(yong)的工裝(zhuang),掛(gua)(gua)具等應(ying)用(yong)同(tong)材(cai)質材(cai)料制造,或者(zhe)采用(yong)合格的材(cai)料將工件與(yu)工裝(zhuang)、掛(gua)(gua)具隔離,以(yi)防止(zhi)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼與(yu)其接觸(chu)處受(shou)污染,從而降(jiang)低表面質量和耐腐蝕性。
(3) 不銹鋼制造(zao)的(de)(de)全(quan)過程要防止與有污(wu)染可能的(de)(de)固(gu)體、液體、氣體相接觸(特殊(shu)工(gong)序(xu)采用的(de)(de)介質除外)。
(4) 奧氏體不(bu)銹鋼制(zhi)品在包裝(zhuang)、運輸(shu)過程(cheng)中也應防止與可污染物接觸。
(5) 一旦受到污染(ran),應(ying)采(cai)取消除污染(ran)措施,如進行酸洗、鈍(dun)化處(chu)理(li)等。參見本書第(di)七章第(di)六節(jie)的(de)相關內容。