奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性和抗氧化性,并具有高的塑性和良好的焊接性。奧氏體不銹鋼在航空、汽車、造船、化工、醫療器械以及人民日常生活中得到了廣泛的應用,并且由于這類鋼無磁性,因此在儀表、儀器工業中應用得也很廣泛。
但是奧氏體(ti)不(bu)銹鋼在加熱和(he)冷卻時不(bu)發生α→y固態相(xiang)變,因(yin)此不(bu)能通過(guo)熱處理(li)來達到強化的(de)目的(de),只能通過(guo)冷變形加工來提(ti)高(gao)鋼的(de)強度。但是這種(zhong)提(ti)高(gao)強度的(de)方法,只能用于(yu)工作溫度不(bu)高(gao)的(de)零件,否則其(qi)強度將因(yin)高(gao)溫加熱而(er)迅速降低。
奧(ao)氏體不(bu)銹鋼的(de)熱處理方(fang)式有以下三種(zhong):
1. 去應力退火
為了消(xiao)除(chu)加工后的殘留(liu)應(ying)力,可加熱到300~350℃,保溫1~2h,空冷。
消(xiao)除焊接應力時(shi)一般采用700~900℃退火,保溫1~3h,空冷(leng)。溫度越(yue)(yue)高(gao),焊接應力消(xiao)除得越(yue)(yue)迅速越(yue)(yue)徹底,而其軟化(hua)效果也越(yue)(yue)大。
用(yong)來(lai)消(xiao)除冷(leng)作(zuo)硬化的(de)退火,其溫度為750~850℃,保溫時(shi)間為1~3h,快(kuai)冷(leng)。
2. 固(gu)溶處理
為使(shi)奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼中的(de)(de)碳(tan)化(hua)物及其他化(hua)合物(σ相(xiang)(xiang)分(fen)解物)充分(fen)溶(rong)入奧氏體,然(ran)后(hou)快速冷卻(que)到室溫(wen)(wen),以(yi)獲(huo)得單相(xiang)(xiang)奧氏體的(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)方法(fa)叫固溶(rong)處(chu)理(li)。其工(gong)(gong)藝(yi)與淬火工(gong)(gong)藝(yi)相(xiang)(xiang)似,只是(shi)鋼中不(bu)(bu)(bu)發生(sheng)相(xiang)(xiang)變,處(chu)理(li)的(de)(de)室溫(wen)(wen)組織是(shi)過飽和的(de)(de)y-Fe固溶(rong)體。固溶(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)提高(gao)奧氏體型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)耐蝕性(xing)和抗高(gao)溫(wen)(wen)氧(yang)化(hua)性(xing),也可以(yi)消除冷作硬化(hua)。
固(gu)(gu)溶(rong)處理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)都較(jiao)高,一(yi)般為(wei)(wei)(wei)1000~1100℃,含(han)碳(tan)(tan)(tan)量高時取上限溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du),含(han)碳(tan)(tan)(tan)量低時取下限溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)。奧(ao)氏體(ti)型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)應(ying)在(zai)(zai)(zai)(zai)中性或弱(ruo)氧(yang)化(hua)(hua)氣(qi)氛中加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re),為(wei)(wei)(wei)此常(chang)采用空氣(qi)爐(lu)為(wei)(wei)(wei)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)設備并以(yi)氨分解氣(qi)等作為(wei)(wei)(wei)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)介質。氯化(hua)(hua)鹽會使(shi)鋼(gang)(gang)遭受(shou)腐(fu)(fu)蝕(shi),故(gu)不(bu)(bu)(bu)宜(yi)用鹽浴加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re),在(zai)(zai)(zai)(zai)有條件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地方最好(hao)采用真空爐(lu)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)。在(zai)(zai)(zai)(zai)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)時,既(ji)應(ying)阻止鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)氧(yang)化(hua)(hua),也應(ying)防止鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)增(zeng)碳(tan)(tan)(tan),因為(wei)(wei)(wei)增(zeng)碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結果會使(shi)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)傾向增(zeng)大(da)。一(yi)般來說(shuo),加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)越(yue)高,碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)(gu)溶(rong)速(su)(su)度(du)(du)(du)(du)(du)越(yue)快,如06Cr9Ni10鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物在(zai)(zai)(zai)(zai)1000℃固(gu)(gu)溶(rong)需(xu)(xu)要10min,在(zai)(zai)(zai)(zai)1065℃固(gu)(gu)溶(rong)需(xu)(xu)要3min,在(zai)(zai)(zai)(zai)1176℃固(gu)(gu)溶(rong)需(xu)(xu)要1.5min。從(cong)這(zhe)個角(jiao)度(du)(du)(du)(du)(du)來講,加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)越(yue)高越(yue)好(hao),但(dan)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)偏(pian)高又會引起晶(jing)粒過分長(chang)大(da),氧(yang)化(hua)(hua)鐵(tie)皮增(zeng)厚。因為(wei)(wei)(wei)奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)無(wu)法通過相變(bian)來細化(hua)(hua)晶(jing)粒,如果晶(jing)粒過大(da)會使(shi)材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗拉強(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)明(ming)顯下降。為(wei)(wei)(wei)保(bao)(bao)(bao)(bao)證加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)質量,固(gu)(gu)溶(rong)處理(li)前必須(xu)將奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)零件(jian)表(biao)面(mian)(mian)清洗干凈(jing)。奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)(zai)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)時的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)導率較(jiao)低,升(sheng)到高溫(wen)(wen)(wen)(wen)后(hou)(700~800℃)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)導率才(cai)有所提高,因此奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)零件(jian)在(zai)(zai)(zai)(zai)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)時,為(wei)(wei)(wei)保(bao)(bao)(bao)(bao)持零件(jian)內外(wai)均衡加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re),加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)速(su)(su)度(du)(du)(du)(du)(du)要緩慢(man),對(dui)于斷面(mian)(mian)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)零件(jian)要預(yu)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)到700~800℃等溫(wen)(wen)(wen)(wen)到一(yi)定時間,再快速(su)(su)升(sheng)溫(wen)(wen)(wen)(wen)。在(zai)(zai)(zai)(zai)固(gu)(gu)溶(rong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)(bao)(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)時間不(bu)(bu)(bu)宜(yi)過長(chang),一(yi)般按(an)材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有效厚度(du)(du)(du)(du)(du)計算,一(yi)般每毫米保(bao)(bao)(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)1min。為(wei)(wei)(wei)防止碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物從(cong)奧(ao)氏體(ti)中析出,加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)(re)保(bao)(bao)(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)后(hou)應(ying)在(zai)(zai)(zai)(zai)水中快速(su)(su)冷卻(que),對(dui)于厚度(du)(du)(du)(du)(du)不(bu)(bu)(bu)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工件(jian),為(wei)(wei)(wei)防止變(bian)形(xing),可以(yi)空冷。
3. 穩(wen)定化(hua)處理
對于含鈦、鈮的穩(wen)定(ding)(ding)型鉻、鎳奧(ao)氏體(ti)不銹鋼,可以(yi)采(cai)用穩(wen)定(ding)(ding)化處理(li)(li),以(yi)提高(gao)鋼在(zai)450~900℃溫度范圍內、并在(zai)強烈腐蝕介質(zhi)中(zhong)工(gong)作時(shi)的耐蝕性(xing)。穩(wen)定(ding)(ding)化處理(li)(li)是(shi)在(zai)固溶(rong)處理(li)(li)以(yi)后進行,穩(wen)定(ding)(ding)化處理(li)(li)工(gong)藝是(shi)將鋼加熱到850~900℃,保(bao)溫2~4h,然(ran)后在(zai)水中(zhong)或(huo)空氣中(zhong)冷卻。
這是因為鋼中加入鈦和鈮可消除晶間腐蝕,但它們的效果必須通過穩定化處理才能得到保證。單純的固溶處理使鉻的碳化物全部溶入奧氏體中,鈦和鈮的碳化物則部分溶入奧氏體中,如經400~800℃加熱,溶入奧氏體中的碳大部分以Cr23C6的形式析出,鈦和鈮的固定作用不能有效地發揮,晶間腐蝕仍會發生。如果將穩定化溫度提高到高于Cr23C6的溶解溫度,且又是碳化鈦(或碳化鈮)強烈析出的溫度(850~900℃),保溫2~4h,就能夠形成穩定的碳化鈦(或碳化鈮),從而防止奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。