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(gang)固溶化處理加熱溫(wen)度的合理選擇
在奧氏體不銹鋼(gang)的(de)(de)材料標準中,規定(ding)的(de)(de)固溶(rong)化加(jia)熱(re)溫度(du)(du)范圍較(jiao)寬,實際(ji)熱(re)處(chu)理(li)生產時(shi),可(ke)考慮鋼(gang)的(de)(de)具體成分、含量、使用環境、可(ke)能(neng)失效形(xing)式等因素,合理(li)地選擇最佳加(jia)熱(re)溫度(du)(du)。但是,要注意防止固溶(rong)化加(jia)熱(re)溫度(du)(du)太高(gao),因為(wei)固溶(rong)化處(chu)理(li)加(jia)熱(re)溫度(du)(du)太高(gao),可(ke)能(neng)使經過鍛(duan)軋已經細化晶粒的(de)(de)材料晶粒長大,見(jian)圖(tu)3-23和(he)圖(tu)3-24。

晶粒的(de)粗(cu)化會引起一些(xie)不良后果。
1. 晶間腐蝕敏(min)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(fu)蝕(shi)的敏感性增強了,見圖3-25。

2. 降低(di)冷加工質(zhi)量
奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼在常溫條(tiao)件下受(shou)力變(bian)形(xing)(xing)時,由于晶界與晶粒位向(xiang)不(bu)同,各個晶粒之間(jian),一個晶粒的心(xin)部(bu)與晶界處之間(jian),變(bian)形(xing)(xing)量(liang)是(shi)不(bu)同的,晶粒越(yue)粗(cu),則這種變(bian)形(xing)(xing)量(liang)的不(bu)均勻性越(yue)強,結(jie)果使奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼冷(leng)加(jia)工表面質量(liang)變(bian)壞,特(te)別(bie)是(shi)對奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼薄板深沖加(jia)工時會有更(geng)大的影響。
3. 引(yin)起(qi)強度下降
奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)因固溶溫度(du)超高,引起晶(jing)粒粗大后(hou),對機械性能的影(ying)響(xiang)雖然(ran)不(bu)如高鉻鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)明顯,但也有(you)使強度(du)下降(jiang)的趨勢,見表(biao)3-6。

奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼固(gu)溶化加熱溫度過高的另一(yi)個影響是能引起δ鐵素體含量增(zeng)加,這不(bu)僅(jin)使奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼熱加工性能變壞,也會引起組織中鉻分布的不(bu)平衡(heng),甚至(zhi)局部區域貧鉻,使鋼的晶間腐蝕敏(min)感性增(zeng)強。
所(suo)以(yi),奧氏體不銹鋼固溶化(hua)熱(re)處理時,要適當控(kong)制加熱(re)溫度。
二(er)、穩定化處理對固溶(rong)狀態性能的影(ying)響
含(han)穩定(ding)化元(yuan)素的(de)奧氏體不銹鋼,固溶化熱(re)處理后再經穩定(ding)化處理時,會使機(ji)械性(xing)能有下(xia)降(jiang)的(de)趨勢(shi)。強度和塑(su)性(xing)、韌性(xing)均有這(zhe)個現(xian)象。
強(qiang)(qiang)度(du)下降(jiang)的(de)(de)原(yuan)因,可(ke)能是(shi)穩定化(hua)處理時,強(qiang)(qiang)碳(tan)化(hua)物形成(cheng)元素鈦與更多的(de)(de)碳(tan)結合(he)成(cheng)TiC,減少了碳(tan)在(zai)(zai)奧氏體固(gu)溶體中的(de)(de)強(qiang)(qiang)化(hua)程(cheng)度(du),并且,TiC在(zai)(zai)加熱保溫(wen)過程(cheng)中也(ye)會集(ji)聚長大,這也(ye)會對強(qiang)(qiang)度(du)產(chan)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(chu)理(li)加熱溫度不(bu)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、奧氏體不銹鋼不宜多次進行固溶化處(chu)理
在(zai)重(zhong)要產(chan)品的奧氏體(ti)不(bu)銹鋼零件生產(chan)時,都明(ming)確規定奧氏體(ti)不(bu)銹鋼經(jing)一(yi)(yi)次(ci)固溶(rong)(rong)化(hua)處理后,如(ru)因(yin)(yin)某(mou)些(xie)原(yuan)(yuan)因(yin)(yin)需要重(zhong)新固溶(rong)(rong)化(hua)處理,則只允許進(jin)行一(yi)(yi)次(ci),即總共固溶(rong)(rong)化(hua)處理次(ci)數不(bu)能超過兩次(ci)。其原(yuan)(yuan)因(yin)(yin)也(ye)是重(zhong)復、多次(ci)固溶(rong)(rong)加熱,會引起晶(jing)粒長大,給材料(liao)性能帶(dai)來(lai)不(bu)利(li)影響。
五、奧氏體不(bu)銹鋼的污染及其(qi)預防
奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)性能(neng)和(he)特點(dian),使其(qi)越來越受到(dao)重視和(he)應(ying)(ying)用(yong),特別是在核電設備的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)造生(sheng)產中,更(geng)是被應(ying)(ying)用(yong)于制(zhi)(zhi)造重要(yao)、關鍵(jian)的(de)(de)(de)零(ling)部(bu)(bu)件。制(zhi)(zhi)造這些零(ling)部(bu)(bu)件選(xuan)用(yong)的(de)(de)(de)奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang),不(bu)(bu)(bu)(bu)僅對(dui)(dui)(dui)其(qi)成分、顯微組織(zhi)、雜質元素有(you)嚴(yan)格(ge)的(de)(de)(de)控制(zhi)(zhi),對(dui)(dui)(dui)力學性能(neng)、耐腐蝕(shi)性能(neng)、物理性能(neng)有(you)高(gao)標準的(de)(de)(de)規定,對(dui)(dui)(dui)表面(mian)缺陷、內部(bu)(bu)缺陷的(de)(de)(de)檢驗和(he)評(ping)定有(you)特殊的(de)(de)(de)要(yao)求,也對(dui)(dui)(dui)加工、生(sheng)產、制(zhi)(zhi)造、包裝、運輸過程提出了明確的(de)(de)(de)限制(zhi)(zhi)條件。這體現在對(dui)(dui)(dui)奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)清潔度和(he)防污(wu)染的(de)(de)(de)要(yao)求,以絕對(dui)(dui)(dui)保證(zheng)奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)安全(quan)使用(yong)。
1. 奧(ao)氏(shi)體不銹鋼的污染(ran)源和(he)污染(ran)物
為了保證奧氏(shi)體不銹鋼的(de)清(qing)潔和不被污(wu)染(ran),在(zai)自始至終的(de)全過程(cheng)中要(yao)遠離(li)和禁止接觸下列(lie)可能引起污(wu)染(ran)的(de)材料(liao)。
(1) 高碳材料,包括碳鋼(gang),鐵素(su)體(ti)鋼(gang)和馬氏體(ti)不銹鋼(gang)。
(2) 可釋放出(chu)氯化物(wu)、氟化物(wu)的物(wu)品。
(3) 含(han)氯(lv)0.25%以上的材(cai)料,如某些塑料、橡膠、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) 低熔點(dian)元(yuan)素(su)及(ji)其化合物,如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及(ji)稀土元(yuan)素(su)Ce、La等。
(7) 熱處理和(he)焊接過程中容易在(zai)材料上(shang)形成合金和(he)沉淀(dian)物(wu)的(de)物(wu)品。
(8) 亞硝(xiao)酸鹽。
(9) 鉻酸鹽、磷酸鹽。
(10) 增碳或增硫的液體、氣體介質(含熱處理加熱爐(lu)氣)。
2. 熱(re)處(chu)理(li)(li)及與熱(re)處(chu)理(li)(li)相關工(gong)序的(de)防污(wu)染措(cuo)施
(1) 熱(re)(re)處(chu)理(li)(包括其他熱(re)(re)加工(gong))加熱(re)(re)時的爐內氣(qi)(qi)氛(fen)應是中性或弱氧化性氣(qi)(qi)氛(fen)和(he)低硫氣(qi)(qi)氛(fen),最好采用真空熱(re)(re)處(chu)理(li)和(he)保(bao)護氣(qi)(qi)氛(fen)熱(re)(re)處(chu)理(li)。
在(zai)還(huan)原性(xing),能增(zeng)碳和增(zeng)硫(liu)(liu)的氣氛中加(jia)熱會使(shi)奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼表面(mian)增(zeng)碳、增(zeng)硫(liu)(liu),結果可能引起奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼表面(mian)脆化和降低(di)耐(nai)腐蝕性(xing)能。
在強氧(yang)化性氣氛中加熱,會使奧氏體不銹鋼(gang)表面(mian)合金(jin)元素氧(yang)化,降低(di)鋼(gang)的表面(mian)質量和耐腐蝕(shi)性。
(2) 熱處理時采(cai)用(yong)的工(gong)裝(zhuang)(zhuang),掛具(ju)等應用(yong)同材質材料(liao)制造,或者采(cai)用(yong)合(he)格的材料(liao)將工(gong)件與(yu)工(gong)裝(zhuang)(zhuang)、掛具(ju)隔離,以防止奧氏體不銹鋼與(yu)其接(jie)觸(chu)處受(shou)污染,從而降低表面(mian)質量(liang)和耐腐蝕性。
(3) 不銹鋼制造(zao)的(de)全(quan)過(guo)程要防止與有污(wu)染可能(neng)的(de)固體、液體、氣體相接觸(chu)(特殊(shu)工序(xu)采用(yong)的(de)介質除外(wai))。
(4) 奧氏體不銹鋼(gang)制品在包裝、運輸過程中也應(ying)防止(zhi)與可污染物接觸。
(5) 一旦受到污染,應(ying)采取(qu)消除污染措施(shi),如進行酸洗、鈍化處理等。參見本書第七章第六節的相(xiang)關內容(rong)。

