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. 一般鐵素體不銹鋼的熱處理
如前所述,鐵素體不銹鋼在應用中應避免σ相脆性、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
一般鐵素(su)(su)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)退(tui)(tui)火溫(wen)(wen)度在700~800℃,以0Cr13Al為例(li)。該鋼(gang)是在含鉻13%左右的(de)基礎上加(jia)(jia)入0.10%~0.30%鋁。鋁是很強的(de)α相生成元素(su)(su),鋼(gang)中加(jia)(jia)入這個含量的(de)鋁使(shi)鐵素(su)(su)體組織更穩定。按標(biao)準規定,0Cr13Al退(tui)(tui)火溫(wen)(wen)度為780~830℃,保溫(wen)(wen)后(hou)空冷或(huo)緩(huan)冷。這個溫(wen)(wen)度加(jia)(jia)熱可較充分地消除應(ying)力,使(shi)鋼(gang)得到軟(ruan)化(hua),改善塑(su)性和韌(ren)性,還(huan)保證(zheng)晶粒不(bu)(bu)被粗化(hua),同時,鉻的(de)碳化(hua)物、氮化(hua)物不(bu)(bu)會析出,因而提高了鋼(gang)的(de)耐(nai)腐(fu)蝕性。
其(qi)他(ta)牌號的(de)(de)(de)(de)一(yi)般鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)退火加(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)基本上也(ye)在這個溫(wen)(wen)度(du)范圍,但有(you)的(de)(de)(de)(de)為(wei)控(kong)制晶粒(li)長大傾(qing)向,溫(wen)(wen)度(du)可(ke)略(lve)低些(xie)(xie)。含(han)有(you)硒、硫的(de)(de)(de)(de)易切削(xue)鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),為(wei)提高切削(xue)性能,從機械加(jia)(jia)工(gong)方面(mian)考慮,控(kong)制鋼(gang)不(bu)(bu)被過度(du)軟化,其(qi)退火溫(wen)(wen)度(du)也(ye)要偏(pian)低一(yi)些(xie)(xie)。有(you)的(de)(de)(de)(de)為(wei)保證合金元素(su)充分固溶(rong),使鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)組織更加(jia)(jia)均勻,可(ke)適當提高一(yi)些(xie)(xie)加(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)度(du),鑄造鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)退火加(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)也(ye)應偏(pian)高一(yi)些(xie)(xie)。
按照我國的相關標準(zhun),常見(jian)牌號的鐵素體不銹鋼(gang)的化學(xue)成(cheng)分見(jian)表(biao)2-2,熱處理工(gong)藝制度(du)和可達到(dao)的性能標準(zhun)見(jian)表(biao)2-3。
鐵素體不銹鋼(gang)的退火加熱(re)保溫時間一般按30min+δ×1min/mm計算,δ為有(you)效厚(hou)度,mm.
b. 去應力退火
鐵素體(ti)不銹鋼在焊接和冷(leng)加工后(hou),應(ying)進行消(xiao)除(chu)應(ying)力(li)處理,以消(xiao)除(chu)應(ying)力(li)和改(gai)善塑性。依據具體(ti)情況,可(ke)(ke)采用(yong)較(jiao)(jiao)低溫(wen)度(du)(230~370℃),也可(ke)(ke)以采用(yong)較(jiao)(jiao)高溫(wen)度(du),在700~760℃保溫(wen)后(hou),以不大于50℃/h速度(du)緩冷(leng)至600℃后(hou)空氣冷(leng)卻,這(zhe)時,消(xiao)除(chu)應(ying)力(li)會更徹底(di)一(yi)些(xie),但要(yao)有(you)σ相(xiang)少量析出的危險。消(xiao)除(chu)應(ying)力(li)處理的保溫(wen)時間可(ke)(ke)為1.5~2小時或更多。
2. 高純鐵素體不銹(xiu)鋼的熱處理
高(gao)純鐵(tie)素(su)體不銹鋼指含(han)(han)碳量通常不大(da)(da)于0.01%,特殊要求控(kong)制氮含(han)(han)量不大(da)(da)于0.015%,而(er)且(qie)硅、錳、磷、硫等雜質(zhi)元素(su)控(kong)制含(han)(han)量也低(di)于一般鐵(tie)素(su)體不銹鋼,見表2-2中00Cr30Mo2和(he)00Cr27Mo。高(gao)純鐵(tie)素(su)體不銹鋼的(de)成分特點(dian)使碳、氮及雜質(zhi)元素(su)給鋼帶來的(de)不利作用得到改善和(he)減弱,特別是(shi)其高(gao)溫脆性(xing)傾向減小(xiao),耐腐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)提高(gao),晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)的(de)敏感性(xing)降低(di)。
因此,高(gao)純(chun)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)退火溫度(du)(du)可(ke)以高(gao)于一般鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)退火溫度(du)(du),在較高(gao)的(de)溫度(du)(du)下進行,通常采(cai)用加(jia)熱保溫溫度(du)(du)為900~1050℃,保溫后(hou)快冷。高(gao)純(chun)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼退火后(hou)的(de)機(ji)械性能見表(biao)2-3。
高(gao)純(chun)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼的焊后和冷加工后去應力工藝可同于一般鐵(tie)素體不(bu)銹鋼。
這(zhe)里需(xu)要提出注意(yi)的(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)問題,在(zai)我國及其(qi)他一(yi)些國家的(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)標(biao)準中(zhong),對(dui)(dui)某些材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)熱(re)處理(li)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)方法標(biao)示(shi)上略有(you)不同。有(you)的(de)(de)(de)(de)明確(que)標(biao)示(shi)水冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)或油(you)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)或空(kong)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng),而(er)有(you)的(de)(de)(de)(de)則標(biao)示(shi)快(kuai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)或緩(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)。這(zhe)種(zhong)快(kuai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)或緩(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)的(de)(de)(de)(de)標(biao)示(shi)方法值得討論(lun)。比如空(kong)氣冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que),對(dui)(dui)于一(yi)些小截(jie)面的(de)(de)(de)(de)零(ling)件或高合金馬氏體不銹鋼(gang),冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)效果(guo)(guo)已達(da)到(dao)(dao)快(kuai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)效果(guo)(guo),而(er)對(dui)(dui)于較大(da)截(jie)面的(de)(de)(de)(de)零(ling)件或碳鋼(gang),普通合金鋼(gang)卻(que)(que)只能(neng)達(da)到(dao)(dao)緩(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)的(de)(de)(de)(de)效果(guo)(guo)。本書在(zai)資料(liao)(liao)引用(yong)時不做(zuo)改動。但讀者在(zai)實際應(ying)用(yong)時,應(ying)根據具體材(cai)料(liao)(liao)成分、尺寸大(da)小、形狀(zhuang)復雜程度、熱(re)處理(li)目的(de)(de)(de)(de)、欲達(da)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)熱(re)處理(li)效果(guo)(guo)和可能(neng)出現的(de)(de)(de)(de)熱(re)處理(li)缺陷等因素確(que)定實際冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)方法。如緩(huan)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)可采(cai)用(yong)埋灰(砂)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)、坑(keng)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)、爐冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)或限速(su)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que),快(kuai)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)可采(cai)用(yong)空(kong)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)、風冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)、油(you)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)、水冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)或其(qi)他介質冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)等。