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(gu)溶化處(chu)理加熱溫度(du)的合理選擇
在奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼的(de)材料標準中,規定(ding)的(de)固溶(rong)化(hua)加熱溫度(du)范圍(wei)較寬,實際熱處(chu)理(li)生(sheng)產(chan)時,可考慮鋼的(de)具體(ti)成分(fen)、含量、使用環境、可能(neng)失效(xiao)形式等因(yin)(yin)素,合理(li)地(di)選(xuan)擇最佳加熱溫度(du)。但是(shi),要(yao)注意防止固溶(rong)化(hua)加熱溫度(du)太高,因(yin)(yin)為(wei)固溶(rong)化(hua)處(chu)理(li)加熱溫度(du)太高,可能(neng)使經過鍛軋已經細化(hua)晶粒(li)的(de)材料晶粒(li)長大,見圖3-23和(he)圖3-24。
晶粒的粗(cu)化會(hui)引起一些不良后果。
1. 晶間腐蝕敏感性增強
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(leng)加工質量
奧氏(shi)體不銹鋼(gang)在常溫條件下受力變(bian)形(xing)時(shi),由(you)于晶(jing)(jing)(jing)界與晶(jing)(jing)(jing)粒位向(xiang)不同(tong),各個晶(jing)(jing)(jing)粒之間,一個晶(jing)(jing)(jing)粒的心部與晶(jing)(jing)(jing)界處之間,變(bian)形(xing)量是不同(tong)的,晶(jing)(jing)(jing)粒越粗,則(ze)這種變(bian)形(xing)量的不均勻(yun)性(xing)越強,結果使(shi)奧氏(shi)體不銹鋼(gang)冷(leng)加工表面質量變(bian)壞,特(te)別(bie)是對奧氏(shi)體不銹鋼(gang)薄板深沖加工時(shi)會有更大的影響。
3. 引起強(qiang)度(du)下降
奧氏(shi)體(ti)不銹鋼因固溶溫度超高,引起晶(jing)粒粗大(da)后,對機械(xie)性能的影響雖然(ran)不如(ru)高鉻鐵素(su)體(ti)不銹鋼明顯(xian),但也有使(shi)強度下降的趨勢(shi),見(jian)表3-6。
奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)固(gu)溶(rong)化(hua)加(jia)熱(re)溫度過高(gao)的另一個影響是能引起δ鐵素(su)體(ti)含量增加(jia),這不僅使(shi)奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)熱(re)加(jia)工性(xing)能變壞,也會引起組織中鉻分(fen)布的不平衡,甚至局(ju)部(bu)區(qu)域貧(pin)鉻,使(shi)鋼(gang)的晶間(jian)腐(fu)蝕敏感性(xing)增強。
所以,奧氏體不銹鋼固(gu)溶化熱(re)(re)處(chu)理時,要適當控制加熱(re)(re)溫度。
二(er)、穩定(ding)化處理對固溶狀(zhuang)態性(xing)能的影響
含穩定化(hua)元素的奧氏體不銹鋼,固(gu)溶化(hua)熱處理后(hou)再經穩定化(hua)處理時(shi),會(hui)使(shi)機械性(xing)(xing)能(neng)有(you)下降的趨勢。強度和塑性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)均(jun)有(you)這個現象。
強度(du)(du)下(xia)降的原因,可能是穩定化(hua)處理時(shi),強碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)形成(cheng)元(yuan)素鈦(tai)與(yu)更多的碳(tan)(tan)結合成(cheng)TiC,減少了(le)碳(tan)(tan)在奧氏體固(gu)溶體中(zhong)的強化(hua)程度(du)(du),并且,TiC在加熱保溫過程中(zhong)也會(hui)集聚長大,這也會(hui)對強度(du)(du)產生(sheng)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、穩定化處理加熱溫度不宜過高
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)、奧氏體(ti)不銹鋼不宜多次進行固(gu)溶(rong)化(hua)處理
在重(zhong)要(yao)產(chan)品的奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)零件生產(chan)時,都明(ming)確規(gui)定奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)經一次(ci)固溶化處理后,如(ru)因(yin)某些原因(yin)需要(yao)重(zhong)新固溶化處理,則(ze)只允許進行一次(ci),即總共固溶化處理次(ci)數不(bu)(bu)(bu)能超過兩次(ci)。其原因(yin)也是重(zhong)復(fu)、多次(ci)固溶加(jia)熱,會引起晶粒(li)長大,給材料性能帶來不(bu)(bu)(bu)利影響。
五、奧氏體不銹鋼的(de)污染及其預防
奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼具有優良的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)和特點,使(shi)其越來越受到重視和應用(yong),特別(bie)是(shi)在核電(dian)設備的(de)(de)(de)制造生(sheng)(sheng)產(chan)中,更是(shi)被應用(yong)于制造重要(yao)(yao)、關(guan)鍵的(de)(de)(de)零部件。制造這些零部件選用(yong)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼,不僅(jin)對其成(cheng)分、顯微組織、雜質(zhi)元素有嚴格的(de)(de)(de)控制,對力學(xue)性(xing)能(neng)(neng)、耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)(neng)、物理性(xing)能(neng)(neng)有高(gao)標準的(de)(de)(de)規定(ding),對表(biao)面缺陷、內部缺陷的(de)(de)(de)檢驗和評(ping)定(ding)有特殊的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求,也(ye)對加工、生(sheng)(sheng)產(chan)、制造、包裝(zhuang)、運輸過程提出了明確(que)的(de)(de)(de)限(xian)制條件。這體(ti)(ti)現在對奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)清(qing)潔(jie)度和防污染(ran)的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求,以絕對保證(zheng)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)安全使(shi)用(yong)。
1. 奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼的污染(ran)源和污染(ran)物
為了(le)保證奧氏體不銹(xiu)鋼的(de)清潔和不被污染,在(zai)自始(shi)至終的(de)全過程中要遠離和禁止(zhi)接觸下(xia)列可能(neng)引起污染的(de)材料。
(1) 高(gao)碳材料(liao),包括碳鋼,鐵(tie)素體(ti)鋼和(he)馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼。
(2) 可釋(shi)放出氯化物、氟化物的(de)物品。
(3) 含氯0.25%以(yi)上的(de)材料(liao),如某些塑料(liao)、橡膠、石(shi)棉。
(4) 含(han)鹵素(su)25ppm以上的水或其他介質。
(5) 硫及硫化物(wu)。
(6) 低熔點元素(su)(su)及其化(hua)合物,如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及稀(xi)土(tu)元素(su)(su)Ce、La等(deng)。
(7) 熱(re)處理和焊接過程中容易在材料上形成合金和沉淀物的物品。
(8) 亞硝酸鹽。
(9) 鉻酸鹽、磷酸鹽。
(10) 增(zeng)碳或(huo)增(zeng)硫的液體、氣(qi)體介質(含熱(re)處理加熱(re)爐氣(qi))。
2. 熱處(chu)理及與熱處(chu)理相關工(gong)序的防(fang)污染措施
(1) 熱處(chu)理(包括(kuo)其他熱加工)加熱時的(de)爐內氣氛應(ying)是中(zhong)性或弱氧化性氣氛和低硫(liu)氣氛,最好采用真空熱處(chu)理和保護氣氛熱處(chu)理。
在還原性(xing)(xing),能(neng)(neng)(neng)增碳和(he)增硫的氣氛中(zhong)加熱會使奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面(mian)增碳、增硫,結果可能(neng)(neng)(neng)引(yin)起奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面(mian)脆(cui)化(hua)和(he)降低(di)耐腐蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。
在強(qiang)氧化(hua)(hua)性(xing)氣氛(fen)中(zhong)加熱,會使奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面合金元素氧化(hua)(hua),降低鋼(gang)的表(biao)面質量和耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)。
(2) 熱處(chu)理(li)時采用(yong)的工(gong)裝(zhuang),掛具等應用(yong)同材(cai)質材(cai)料制造,或者(zhe)采用(yong)合格的材(cai)料將工(gong)件與(yu)工(gong)裝(zhuang)、掛具隔離(li),以(yi)防止奧(ao)氏體(ti)不銹鋼與(yu)其接觸處(chu)受污染,從(cong)而降低表面質量和耐腐蝕(shi)性(xing)。
(3) 不銹鋼(gang)制造的全過程要防止與(yu)有(you)污染可能的固體(ti)、液(ye)體(ti)、氣體(ti)相(xiang)接觸(特殊(shu)工序采用(yong)的介質除外)。
(4) 奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼制品在(zai)包裝、運輸過程中也應防止(zhi)與可污染物接觸。
(5) 一旦(dan)受到污染(ran),應采取消除污染(ran)措施,如進行(xing)酸洗、鈍化處理等(deng)。參見(jian)本書第七(qi)章(zhang)第六(liu)節的相關內容。