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、奧氏體不銹鋼固溶化處理(li)加熱(re)溫度的合理(li)選擇(ze)


 在奧氏體(ti)不銹鋼的材料標準中,規(gui)定的固溶化(hua)(hua)加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度范圍較寬,實際熱(re)處理(li)生產時,可(ke)考慮鋼的具體(ti)成分(fen)、含(han)量、使用(yong)環境(jing)、可(ke)能失效形式等因素(su),合理(li)地選(xuan)擇最佳(jia)加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度。但是(shi),要注意防止(zhi)固溶化(hua)(hua)加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度太高,因為固溶化(hua)(hua)處理(li)加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度太高,可(ke)能使經過鍛軋已經細(xi)化(hua)(hua)晶粒的材料晶粒長大,見圖3-23和圖3-24。


圖 23.jpg


 晶粒的粗(cu)化會引起一些不良后果(guo)。


1. 晶間(jian)腐(fu)蝕敏感性增(zeng)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(shi)的敏感性增強了,見圖3-25。


圖 24.jpg



2. 降低冷加(jia)工質(zhi)量


  奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)在常溫條件下受力變(bian)形時,由于晶界(jie)與(yu)晶粒(li)(li)位向不同,各個晶粒(li)(li)之間(jian),一個晶粒(li)(li)的心(xin)部與(yu)晶界(jie)處之間(jian),變(bian)形量是不同的,晶粒(li)(li)越(yue)粗,則(ze)這種變(bian)形量的不均(jun)勻性越(yue)強,結果使奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)冷加工表面質量變(bian)壞(huai),特別是對(dui)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)薄板(ban)深沖加工時會有更大的影響(xiang)。


3. 引起(qi)強度下降


 奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼因固溶溫度超高(gao),引(yin)起晶粒粗(cu)大后(hou),對(dui)機械性能的(de)影(ying)響雖然不(bu)如高(gao)鉻鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼明顯,但也有使強度下降(jiang)的(de)趨(qu)勢,見(jian)表3-6。


表 6.jpg


 奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)固(gu)溶化加熱溫度過高的(de)(de)另一個影響(xiang)是能(neng)引起δ鐵(tie)素體(ti)含量增加,這不僅使(shi)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)熱加工(gong)性(xing)(xing)能(neng)變壞,也(ye)會引起組織中鉻分(fen)布的(de)(de)不平(ping)衡,甚(shen)至局部區域貧鉻,使(shi)鋼(gang)(gang)的(de)(de)晶間(jian)腐蝕敏感性(xing)(xing)增強。


 所以,奧氏體(ti)不銹鋼(gang)固(gu)溶化熱處理時,要(yao)適當控制(zhi)加熱溫度。



二(er)、穩(wen)定化處(chu)理對固(gu)溶狀態性能的影響(xiang)


 含穩(wen)定化(hua)(hua)元素(su)的(de)奧氏體不銹鋼,固溶化(hua)(hua)熱處(chu)理后(hou)再(zai)經(jing)穩(wen)定化(hua)(hua)處(chu)理時,會使機(ji)械(xie)性能有下(xia)降的(de)趨勢(shi)。強度和塑性、韌(ren)性均有這個現象。


 強度(du)下降的(de)原(yuan)因,可能是穩定化處理時,強碳化物(wu)形成(cheng)元素鈦與更(geng)多的(de)碳結合成(cheng)TiC,減少了碳在奧氏體固溶體中(zhong)(zhong)的(de)強化程度(du),并且(qie),TiC在加熱保溫過程中(zhong)(zhong)也(ye)會集(ji)聚長大,這也(ye)會對強度(du)產生影響。


 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、穩定化處理加熱溫度不宜過高(gao)


  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)23C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)、奧氏體不銹(xiu)鋼不宜(yi)多次進行固(gu)溶化處理(li)


 在(zai)重要產品的奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼零件生(sheng)產時,都明確規(gui)定奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼經一(yi)次(ci)(ci)固(gu)(gu)(gu)溶化(hua)處理后,如因(yin)(yin)某些原因(yin)(yin)需要重新(xin)固(gu)(gu)(gu)溶化(hua)處理,則只允(yun)許進行一(yi)次(ci)(ci),即總(zong)共固(gu)(gu)(gu)溶化(hua)處理次(ci)(ci)數不(bu)能(neng)超過兩(liang)次(ci)(ci)。其原因(yin)(yin)也是重復、多(duo)次(ci)(ci)固(gu)(gu)(gu)溶加熱,會引(yin)起(qi)晶粒長大,給材料(liao)性能(neng)帶來不(bu)利影(ying)響。



五、奧氏體不銹鋼的污染及其預(yu)防


奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼具(ju)有(you)(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能和特點(dian),使(shi)其越(yue)(yue)來越(yue)(yue)受到重視(shi)和應(ying)用(yong),特別是在核電設備的(de)(de)(de)(de)制造(zao)(zao)生產中,更(geng)是被應(ying)用(yong)于制造(zao)(zao)重要(yao)(yao)、關鍵的(de)(de)(de)(de)零部(bu)件。制造(zao)(zao)這些零部(bu)件選用(yong)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼,不僅對(dui)其成分、顯微組織(zhi)、雜質元(yuan)素有(you)(you)嚴格的(de)(de)(de)(de)控制,對(dui)力(li)學性(xing)能、耐腐蝕(shi)性(xing)能、物理性(xing)能有(you)(you)高標準的(de)(de)(de)(de)規定(ding),對(dui)表面缺(que)陷、內部(bu)缺(que)陷的(de)(de)(de)(de)檢驗和評定(ding)有(you)(you)特殊的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu),也對(dui)加工、生產、制造(zao)(zao)、包裝、運輸過程提出了明確的(de)(de)(de)(de)限制條件。這體(ti)(ti)現在對(dui)奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼的(de)(de)(de)(de)清潔度和防(fang)污(wu)染的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu),以絕(jue)對(dui)保證奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼的(de)(de)(de)(de)安全使(shi)用(yong)。


 1. 奧氏體不(bu)銹鋼(gang)的污染源和污染物


 為(wei)了保證奧(ao)氏體不銹鋼(gang)的清潔和(he)不被污染(ran),在自始至終的全過程中要遠離和(he)禁止接觸下(xia)列可能引起污染(ran)的材料。


(1) 高(gao)碳(tan)材料,包(bao)括碳(tan)鋼(gang),鐵素體鋼(gang)和馬氏體不銹鋼(gang)。


(2) 可釋放出氯化(hua)物(wu)、氟(fu)化(hua)物(wu)的物(wu)品。


(3) 含氯0.25%以上的材料(liao),如(ru)某些塑料(liao)、橡(xiang)膠、石棉。


(4) 含(han)鹵素25ppm以上的水或其他介質。


(5) 硫及(ji)硫化物。


(6) 低熔(rong)點元(yuan)素及(ji)其化合物(wu),如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及(ji)稀土元(yuan)素Ce、La等。


(7) 熱處理(li)和(he)焊接過(guo)程中容(rong)易(yi)在材料上(shang)形成合金和(he)沉淀物的物品。


(8) 亞硝酸(suan)鹽。


(9) 鉻酸(suan)鹽(yan)、磷酸(suan)鹽(yan)。


(10) 增碳或增硫的(de)液體、氣體介質(含熱處(chu)理加熱爐氣)。


2. 熱(re)處理及與熱(re)處理相關工(gong)序(xu)的防污(wu)染措施


(1) 熱處(chu)(chu)理(包括其(qi)他熱加工)加熱時的爐內氣(qi)氛(fen)(fen)應是中性或弱氧化(hua)性氣(qi)氛(fen)(fen)和低(di)硫氣(qi)氛(fen)(fen),最(zui)好采用真空熱處(chu)(chu)理和保護氣(qi)氛(fen)(fen)熱處(chu)(chu)理。


      在(zai)還原性(xing),能(neng)增碳和增硫的氣氛中加熱會使奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表面增碳、增硫,結果可能(neng)引(yin)起(qi)奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表面脆化和降低(di)耐腐蝕性(xing)能(neng)。


      在(zai)強氧化性(xing)(xing)氣氛中加熱,會使奧氏體不銹(xiu)鋼表(biao)面合(he)金元素氧化,降(jiang)低鋼的表(biao)面質量和(he)耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)。


(2) 熱(re)處理時采(cai)用(yong)(yong)的工(gong)(gong)裝(zhuang),掛具等應用(yong)(yong)同材(cai)質材(cai)料制造,或者采(cai)用(yong)(yong)合格的材(cai)料將工(gong)(gong)件與(yu)工(gong)(gong)裝(zhuang)、掛具隔離,以防止(zhi)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)與(yu)其接觸處受污染,從(cong)而降低(di)表面質量和耐腐蝕性。


(3) 不銹鋼制造的全過程要防(fang)止與有(you)污(wu)染可能(neng)的固體、液(ye)體、氣體相接觸(特(te)殊工序采用的介質除外)。


(4) 奧氏體(ti)不銹鋼制品在包裝、運(yun)輸(shu)過(guo)程中也應防(fang)止與(yu)可污染(ran)物接觸。


(5) 一旦受到污染,應采(cai)取消除污染措施,如進行酸洗、鈍化處理等。參見本書第七章第六節的相關內容。