鐵素體不銹鋼為改善塑性、韌性,保證耐腐蝕性能,消除應力,通常采用退火處理。在我國相關不銹鋼標(biao)準所列的鐵素體不銹鋼中,從化學成分控制上可有兩種情況,即一般鐵素體不銹鋼和高純鐵素體不銹鋼。后者比前者含碳量更低,嚴格控制氮含量,對硅、錳、磷、硫等雜質元素的含量控制更嚴格。所以,在退火工藝上也略顯不同。
1. 一(yi)般鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)的熱處理(li)
如前所述,鐵素體不銹鋼在應用中應避免σ相(xiang)脆性(xing)、475℃脆性、高溫脆性及晶間腐蝕敏感傾向的存在,以保證有較好的塑性、韌性、耐腐蝕性和較小的應力。所以,熱處理工藝的選擇應以此為目標。
a. 退火(huo)
一般鐵(tie)素體不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)退火溫度在700~800℃,以0Cr13Al為例。該鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是在含(han)鉻(ge)13%左右的(de)基礎上加入(ru)0.10%~0.30%鋁。鋁是很強的(de)α相(xiang)生成元素,鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)加入(ru)這個含(han)量的(de)鋁使(shi)鐵(tie)素體組織更(geng)穩(wen)定(ding)。按(an)標(biao)準規定(ding),0Cr13Al退火溫度為780~830℃,保溫后空冷(leng)(leng)或緩(huan)冷(leng)(leng)。這個溫度加熱可較充分(fen)地消除應(ying)力,使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)得(de)到軟化(hua),改善塑性和韌(ren)性,還保證晶粒不被粗化(hua),同時,鉻(ge)的(de)碳化(hua)物(wu)、氮化(hua)物(wu)不會析(xi)出,因而提(ti)高了鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)耐腐蝕性。
其他牌號的(de)(de)(de)一(yi)般鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)退火(huo)加(jia)熱溫度(du)基本上也(ye)在這個溫度(du)范圍,但有(you)的(de)(de)(de)為控(kong)制晶粒長(chang)大傾向,溫度(du)可略低(di)些(xie)。含有(you)硒、硫的(de)(de)(de)易切(qie)削鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼(gang),為提高切(qie)削性(xing)能,從機械(xie)加(jia)工方面考慮(lv),控(kong)制鋼(gang)不(bu)被過(guo)度(du)軟化(hua),其退火(huo)溫度(du)也(ye)要偏低(di)一(yi)些(xie)。有(you)的(de)(de)(de)為保證(zheng)合金(jin)元素(su)充分固溶(rong),使鋼(gang)的(de)(de)(de)組織更加(jia)均勻(yun),可適(shi)當提高一(yi)些(xie)加(jia)熱溫度(du),鑄(zhu)造鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)退火(huo)加(jia)熱溫度(du)也(ye)應偏高一(yi)些(xie)。
按照我國的相關(guan)標準,常(chang)見牌號的鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼的化學成(cheng)分見表2-2,熱(re)處(chu)理工藝(yi)制(zhi)度和可達到(dao)的性能標準見表2-3。
鐵素體不銹鋼(gang)的退火加熱(re)保(bao)溫時間一般(ban)按30min+δ×1min/mm計(ji)算,δ為有效厚度(du),mm.
b. 去應力退火(huo)
鐵素體不(bu)銹鋼在(zai)焊接和(he)(he)冷加工后,應(ying)進行消除應(ying)力(li)(li)處(chu)理,以(yi)消除應(ying)力(li)(li)和(he)(he)改善塑性(xing)。依據具體情況,可采(cai)用(yong)較(jiao)低溫度(230~370℃),也可以(yi)采(cai)用(yong)較(jiao)高溫度,在(zai)700~760℃保溫后,以(yi)不(bu)大于50℃/h速(su)度緩冷至600℃后空氣冷卻,這時(shi),消除應(ying)力(li)(li)會更徹底一些,但要有σ相少量析(xi)出(chu)的危險。消除應(ying)力(li)(li)處(chu)理的保溫時(shi)間可為(wei)1.5~2小(xiao)時(shi)或更多(duo)。
2. 高純鐵(tie)素體不銹鋼的熱處(chu)理
高純鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)指含碳量(liang)通常不(bu)(bu)大(da)于0.01%,特殊要求控制(zhi)氮含量(liang)不(bu)(bu)大(da)于0.015%,而且硅、錳、磷、硫等雜質元(yuan)素控制(zhi)含量(liang)也低于一(yi)般鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),見表2-2中00Cr30Mo2和(he)00Cr27Mo。高純鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)成分特點使碳、氮及雜質元(yuan)素給鋼(gang)帶來的(de)不(bu)(bu)利作用得(de)到改善和(he)減弱,特別是其高溫脆性(xing)傾向減小,耐腐蝕性(xing)能提高,晶間腐蝕的(de)敏感性(xing)降低。
因此,高純鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)的退火(huo)溫(wen)度可以高于一般鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)的退火(huo)溫(wen)度,在較高的溫(wen)度下進(jin)行(xing),通常采用加熱保溫(wen)溫(wen)度為900~1050℃,保溫(wen)后(hou)快冷。高純鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)退火(huo)后(hou)的機械(xie)性能(neng)見表2-3。
高純鐵素體(ti)不(bu)銹鋼的焊(han)后(hou)和冷加工(gong)后(hou)去應力工(gong)藝可同于(yu)一般鐵素體(ti)不(bu)銹鋼。
這里需(xu)要提(ti)出注意的(de)(de)(de)一(yi)個問題,在我國及其他一(yi)些國家的(de)(de)(de)材料(liao)(liao)標(biao)(biao)準中,對(dui)某些材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)熱處(chu)理(li)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)方(fang)法標(biao)(biao)示(shi)(shi)上(shang)略有不(bu)(bu)同(tong)。有的(de)(de)(de)明(ming)確(que)標(biao)(biao)示(shi)(shi)水冷(leng)(leng)(leng)(leng)或油冷(leng)(leng)(leng)(leng)或空冷(leng)(leng)(leng)(leng),而有的(de)(de)(de)則標(biao)(biao)示(shi)(shi)快(kuai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)或緩冷(leng)(leng)(leng)(leng)。這種快(kuai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)或緩冷(leng)(leng)(leng)(leng)的(de)(de)(de)標(biao)(biao)示(shi)(shi)方(fang)法值得討論。比如(ru)空氣冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que),對(dui)于(yu)一(yi)些小(xiao)截面的(de)(de)(de)零件(jian)或高合金馬氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼,冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)效(xiao)果(guo)已(yi)達(da)到快(kuai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)效(xiao)果(guo),而對(dui)于(yu)較大截面的(de)(de)(de)零件(jian)或碳鋼,普通合金鋼卻(que)只能達(da)到緩冷(leng)(leng)(leng)(leng)的(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)。本書在資料(liao)(liao)引用(yong)時不(bu)(bu)做改(gai)動。但讀者在實際應(ying)用(yong)時,應(ying)根據具體(ti)材料(liao)(liao)成分、尺寸大小(xiao)、形狀復雜程度(du)、熱處(chu)理(li)目(mu)的(de)(de)(de)、欲達(da)到的(de)(de)(de)熱處(chu)理(li)效(xiao)果(guo)和(he)可(ke)能出現的(de)(de)(de)熱處(chu)理(li)缺陷等因素確(que)定(ding)實際冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)方(fang)法。如(ru)緩冷(leng)(leng)(leng)(leng)可(ke)采用(yong)埋(mai)灰(砂)冷(leng)(leng)(leng)(leng)、坑冷(leng)(leng)(leng)(leng)、爐(lu)冷(leng)(leng)(leng)(leng)或限速冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que),快(kuai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)可(ke)采用(yong)空冷(leng)(leng)(leng)(leng)、風冷(leng)(leng)(leng)(leng)、油冷(leng)(leng)(leng)(leng)、水冷(leng)(leng)(leng)(leng)或其他介(jie)質冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)等。