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(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)固溶(rong)化處理加熱(re)溫度的合理選(xuan)擇(ze)
在奧(ao)氏體不(bu)銹鋼的材料(liao)標準中,規定的固溶化(hua)加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度范(fan)圍較寬,實際熱(re)處理(li)生產時,可考慮鋼的具體成分(fen)、含量、使(shi)用(yong)環境、可能失(shi)效形(xing)式等因素(su),合理(li)地選(xuan)擇最佳加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度。但是,要注(zhu)意防止固溶化(hua)加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度太(tai)(tai)高,因為固溶化(hua)處理(li)加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度太(tai)(tai)高,可能使(shi)經(jing)過鍛軋已(yi)經(jing)細(xi)化(hua)晶粒的材料(liao)晶粒長大,見圖(tu)3-23和圖(tu)3-24。

晶粒的粗化會引起一(yi)些不良(liang)后果。
1. 晶間(jian)腐(fu)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(jian)腐蝕的敏感性增強了,見圖3-25。

2. 降低冷加(jia)工質量
奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在常溫條件下(xia)受力變形(xing)時(shi),由于晶(jing)(jing)(jing)界與晶(jing)(jing)(jing)粒位(wei)向(xiang)不(bu)(bu)(bu)同,各個(ge)晶(jing)(jing)(jing)粒之(zhi)間,一個(ge)晶(jing)(jing)(jing)粒的心部與晶(jing)(jing)(jing)界處(chu)之(zhi)間,變形(xing)量(liang)(liang)是不(bu)(bu)(bu)同的,晶(jing)(jing)(jing)粒越(yue)(yue)粗,則這種變形(xing)量(liang)(liang)的不(bu)(bu)(bu)均勻(yun)性越(yue)(yue)強,結果(guo)使(shi)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)冷加(jia)工(gong)表面(mian)質量(liang)(liang)變壞,特別是對(dui)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)薄板深沖加(jia)工(gong)時(shi)會(hui)有更大的影響。
3. 引起(qi)強度下降
奧氏體(ti)不銹鋼因(yin)固溶溫度超高,引起晶粒(li)粗大后(hou),對機(ji)械性能的影響雖然不如高鉻(ge)鐵素體(ti)不銹鋼明(ming)顯,但也有使強度下(xia)降的趨(qu)勢,見表(biao)3-6。

奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)固溶化(hua)加(jia)熱溫度過高(gao)的另一(yi)個影(ying)響是能引(yin)起(qi)δ鐵(tie)素體含(han)量增加(jia),這不(bu)僅使奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)熱加(jia)工性能變(bian)壞(huai),也會引(yin)起(qi)組織中鉻分布(bu)的不(bu)平衡,甚至局部區域貧鉻,使鋼(gang)的晶間腐(fu)蝕敏(min)感性增強。
所(suo)以,奧氏體不銹鋼固溶化(hua)熱(re)處(chu)理時,要適當控制加熱(re)溫度。
二、穩定化處理對固溶狀態性能的影響
含(han)穩定化(hua)元素的奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼,固溶化(hua)熱(re)處(chu)理后再經穩定化(hua)處(chu)理時,會使(shi)機械性能(neng)有下(xia)降的趨勢(shi)。強度和塑性、韌性均有這個現象。
強度下降的(de)(de)原因(yin),可(ke)能是(shi)穩(wen)定化處理時(shi),強碳(tan)化物形成(cheng)元(yuan)素鈦與(yu)更(geng)多的(de)(de)碳(tan)結合成(cheng)TiC,減少了碳(tan)在(zai)奧氏(shi)體固(gu)溶體中的(de)(de)強化程度,并且,TiC在(zai)加熱保溫過(guo)程中也會集(ji)聚長大,這也會對強度產(chan)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、穩定化處理加(jia)熱溫度不(bu)宜過高
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(si)、奧(ao)氏體不銹鋼不宜多次進行固溶化處理
在重(zhong)(zhong)要(yao)(yao)產品(pin)的奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)零件生產時,都明確規定奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)經一次(ci)(ci)固(gu)溶化(hua)處(chu)理后,如因(yin)某些(xie)原(yuan)因(yin)需要(yao)(yao)重(zhong)(zhong)新固(gu)溶化(hua)處(chu)理,則只允許進行(xing)一次(ci)(ci),即總共(gong)固(gu)溶化(hua)處(chu)理次(ci)(ci)數(shu)不(bu)(bu)(bu)能超過兩(liang)次(ci)(ci)。其(qi)原(yuan)因(yin)也(ye)是重(zhong)(zhong)復、多次(ci)(ci)固(gu)溶加熱,會引起(qi)晶粒長(chang)大,給材料性(xing)能帶來不(bu)(bu)(bu)利影(ying)響。
五、奧氏體不銹(xiu)鋼的污染及(ji)其預防
奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼具(ju)有優良的(de)(de)性能(neng)和(he)(he)特點(dian),使其越(yue)來越(yue)受到重(zhong)視和(he)(he)應(ying)(ying)用(yong),特別是在核電設(she)備的(de)(de)制造生產中,更(geng)是被應(ying)(ying)用(yong)于制造重(zhong)要(yao)(yao)、關鍵的(de)(de)零部件。制造這(zhe)些零部件選(xuan)用(yong)的(de)(de)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼,不(bu)僅對(dui)其成分、顯微組織、雜(za)質元素有嚴(yan)格的(de)(de)控制,對(dui)力學(xue)性能(neng)、耐腐(fu)蝕性能(neng)、物理(li)性能(neng)有高標(biao)準(zhun)的(de)(de)規定(ding),對(dui)表(biao)面缺陷、內部缺陷的(de)(de)檢驗和(he)(he)評(ping)定(ding)有特殊的(de)(de)要(yao)(yao)求,也對(dui)加工(gong)、生產、制造、包裝、運輸過程提出(chu)了(le)明確的(de)(de)限制條件。這(zhe)體現在對(dui)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)清潔度和(he)(he)防污(wu)染的(de)(de)要(yao)(yao)求,以絕對(dui)保證(zheng)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)安全使用(yong)。
1. 奧氏體(ti)不銹鋼(gang)的污染源和污染物(wu)
為了保證奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼的(de)清潔和不(bu)被污(wu)染(ran)(ran),在自始至終的(de)全(quan)過程中要遠離和禁止接觸(chu)下列可能引起污(wu)染(ran)(ran)的(de)材料。
(1) 高(gao)碳材料,包(bao)括碳鋼(gang),鐵素(su)體(ti)鋼(gang)和馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)。
(2) 可釋放出氯化物(wu)、氟(fu)化物(wu)的物(wu)品。
(3) 含氯(lv)0.25%以上(shang)的材(cai)料(liao),如某些(xie)塑(su)料(liao)、橡膠(jiao)、石棉。
(4) 含(han)鹵素25ppm以上(shang)的水或其他介質。
(5) 硫及硫化(hua)物(wu)。
(6) 低熔點元素(su)及其化合物,如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及稀土元素(su)Ce、La等。
(7) 熱處理和焊接過程中容易在材料(liao)上(shang)形成合(he)金和沉淀物的物品。
(8) 亞硝酸鹽。
(9) 鉻酸鹽、磷酸鹽。
(10) 增碳或(huo)增硫的(de)液體、氣體介質(含熱處理加熱爐氣)。
2. 熱處理(li)及與熱處理(li)相(xiang)關工(gong)序的防污(wu)染措(cuo)施
(1) 熱處(chu)理(li)(包括(kuo)其他熱加工)加熱時(shi)的爐內氣(qi)(qi)氛應是中性(xing)或弱氧(yang)化性(xing)氣(qi)(qi)氛和低硫氣(qi)(qi)氛,最好采用真空熱處(chu)理(li)和保護氣(qi)(qi)氛熱處(chu)理(li)。
在還原性,能(neng)增(zeng)碳和(he)增(zeng)硫的氣氛中加熱會使奧氏體不銹(xiu)鋼表面(mian)增(zeng)碳、增(zeng)硫,結果可能(neng)引起奧氏體不銹(xiu)鋼表面(mian)脆化(hua)和(he)降(jiang)低耐腐蝕性能(neng)。
在強氧化(hua)性氣氛中加熱(re),會使(shi)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼表(biao)面(mian)合金元(yuan)素(su)氧化(hua),降(jiang)低鋼的表(biao)面(mian)質量和耐腐蝕性。
(2) 熱處理時采用的(de)工(gong)裝(zhuang),掛具等(deng)應用同材(cai)質材(cai)料制(zhi)造,或者采用合格(ge)的(de)材(cai)料將(jiang)工(gong)件與工(gong)裝(zhuang)、掛具隔離,以(yi)防止奧氏體不(bu)銹鋼與其接觸(chu)處受污染(ran),從而降低表面質量和(he)耐腐蝕(shi)性(xing)。
(3) 不銹(xiu)鋼制造的(de)(de)全過程要防止與有污(wu)染可(ke)能的(de)(de)固體(ti)(ti)、液(ye)體(ti)(ti)、氣(qi)體(ti)(ti)相接(jie)觸(特殊(shu)工序采用的(de)(de)介質(zhi)除外)。
(4) 奧氏體不銹鋼制(zhi)品在(zai)包裝、運(yun)輸過程中(zhong)也應(ying)防(fang)止與可污(wu)染物接(jie)觸。
(5) 一旦受(shou)到污染,應采(cai)取(qu)消除污染措施(shi),如(ru)進(jin)行酸洗、鈍(dun)化處理等。參見本書第七章第六(liu)節的相關(guan)內容。

