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(xiu)鋼固(gu)溶化處理加熱溫(wen)度的(de)合理選擇


 在奧氏體(ti)不銹鋼的材(cai)料(liao)標準中,規定的固(gu)溶(rong)化加熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)范圍較寬,實(shi)際(ji)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)生(sheng)產時,可考慮鋼的具體(ti)成分、含量、使用(yong)環境、可能失(shi)效形式等因素,合理(li)(li)地選擇最佳加熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)。但是,要注意(yi)防止固(gu)溶(rong)化加熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)太(tai)(tai)高(gao),因為固(gu)溶(rong)化處(chu)理(li)(li)加熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)太(tai)(tai)高(gao),可能使經(jing)過鍛(duan)軋(ya)已經(jing)細化晶粒的材(cai)料(liao)晶粒長(chang)大,見(jian)圖(tu)3-23和圖(tu)3-24。


圖 23.jpg


 晶粒的(de)粗化會引(yin)起一些不良后果。


1. 晶間腐蝕敏感性(xing)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(jian)腐蝕的敏感性增強了,見圖3-25。


圖 24.jpg



2. 降(jiang)低冷加工質量(liang)


  奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼在(zai)常溫條(tiao)件下(xia)受力變(bian)(bian)形(xing)時,由于(yu)晶(jing)界(jie)與晶(jing)粒(li)位向(xiang)不(bu)(bu)同(tong),各(ge)個晶(jing)粒(li)之(zhi)間(jian),一個晶(jing)粒(li)的心部與晶(jing)界(jie)處之(zhi)間(jian),變(bian)(bian)形(xing)量(liang)是不(bu)(bu)同(tong)的,晶(jing)粒(li)越(yue)粗,則(ze)這種變(bian)(bian)形(xing)量(liang)的不(bu)(bu)均(jun)勻性越(yue)強,結果使奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼冷加工(gong)表(biao)面(mian)質量(liang)變(bian)(bian)壞,特(te)別是對奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼薄板(ban)深沖加工(gong)時會(hui)有更大的影響(xiang)。


3. 引起(qi)強度(du)下降


 奧氏體不銹鋼(gang)因(yin)固溶(rong)溫度(du)超(chao)高,引起晶粒粗(cu)大后,對機械性能的影(ying)響(xiang)雖然不如(ru)高鉻鐵素(su)體不銹鋼(gang)明顯,但(dan)也有(you)使強度(du)下降的趨勢,見表3-6。


表 6.jpg


 奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼固(gu)溶化加熱溫(wen)度過高的另一個(ge)影響(xiang)是能引(yin)(yin)起δ鐵(tie)素(su)體(ti)含量增(zeng)加,這不僅使(shi)(shi)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼熱加工性能變(bian)壞,也會引(yin)(yin)起組織中鉻(ge)分布的不平衡(heng),甚至局部區域貧鉻(ge),使(shi)(shi)鋼的晶(jing)間腐蝕敏感性增(zeng)強。


 所(suo)以,奧氏體不銹鋼固溶化熱處理時,要適(shi)當控制加熱溫度。



二、穩定化處理對固溶狀(zhuang)態(tai)性(xing)能的影(ying)響


 含(han)穩定化元素的奧氏體(ti)不銹鋼(gang),固溶化熱(re)處(chu)理(li)后再經穩定化處(chu)理(li)時,會使(shi)機械性能有下降的趨(qu)勢。強度(du)和塑性、韌性均(jun)有這個現象(xiang)。


 強度(du)下降(jiang)的(de)(de)原因,可能是穩(wen)定化(hua)處理時(shi),強碳化(hua)物形成元素鈦與更(geng)多(duo)的(de)(de)碳結合成TiC,減(jian)少了碳在(zai)奧氏(shi)體固(gu)溶體中的(de)(de)強化(hua)程(cheng)度(du),并且,TiC在(zai)加(jia)熱保(bao)溫(wen)過程(cheng)中也會集聚長大,這也會對強度(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(wen)定化處理加(jia)熱(re)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)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、奧氏體不銹鋼不宜多次進行固溶化(hua)處(chu)理


 在重(zhong)要(yao)產品的奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)零件生產時,都明確(que)規定奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)經一(yi)次(ci)固(gu)(gu)溶(rong)化處理后,如因某些原因需要(yao)重(zhong)新固(gu)(gu)溶(rong)化處理,則只(zhi)允許進(jin)行一(yi)次(ci),即總共固(gu)(gu)溶(rong)化處理次(ci)數不能超過兩次(ci)。其原因也是重(zhong)復(fu)、多次(ci)固(gu)(gu)溶(rong)加熱,會引(yin)起晶(jing)粒長大(da),給材料性能帶來不利影(ying)響。



五、奧氏體(ti)不銹鋼的污染及(ji)其預(yu)防(fang)


奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)具有優良的(de)(de)性(xing)能(neng)和(he)(he)特點(dian),使(shi)其越來越受到重視和(he)(he)應用(yong),特別是在(zai)核電設備(bei)的(de)(de)制造(zao)(zao)生(sheng)產(chan)中(zhong),更(geng)是被應用(yong)于制造(zao)(zao)重要、關鍵的(de)(de)零部(bu)件(jian)。制造(zao)(zao)這(zhe)些(xie)零部(bu)件(jian)選(xuan)用(yong)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang),不僅對其成分、顯微組(zu)織、雜質元素有嚴格的(de)(de)控制,對力學性(xing)能(neng)、耐腐蝕(shi)性(xing)能(neng)、物(wu)理性(xing)能(neng)有高標準的(de)(de)規定,對表面缺陷(xian)、內部(bu)缺陷(xian)的(de)(de)檢(jian)驗和(he)(he)評定有特殊的(de)(de)要求,也對加工、生(sheng)產(chan)、制造(zao)(zao)、包裝、運輸過程提出了明確的(de)(de)限制條件(jian)。這(zhe)體(ti)(ti)現(xian)在(zai)對奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)清(qing)潔度和(he)(he)防污染的(de)(de)要求,以絕對保證(zheng)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)安(an)全使(shi)用(yong)。


 1. 奧氏體不銹鋼的污染源(yuan)和污染物


 為了保證奧氏體(ti)不銹鋼的(de)清潔和(he)(he)不被(bei)污染,在(zai)自始至(zhi)終的(de)全過程(cheng)中要遠離和(he)(he)禁(jin)止接觸(chu)下列可(ke)能引起污染的(de)材料。


(1) 高(gao)碳材料,包括(kuo)碳鋼(gang),鐵素體(ti)(ti)鋼(gang)和馬氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)。


(2) 可釋(shi)放出氯化(hua)物、氟化(hua)物的物品。


(3) 含氯0.25%以(yi)上的材(cai)料,如(ru)某些塑料、橡膠、石棉。


(4) 含(han)鹵素25ppm以(yi)上(shang)的水或其他介質。


(5) 硫(liu)及硫(liu)化物。


(6) 低(di)熔點元素(su)及其(qi)化(hua)合(he)物,如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及稀土元素(su)Ce、La等。


(7) 熱處理(li)和焊接過程中容易(yi)在材料上形成合金和沉淀(dian)物(wu)的物(wu)品(pin)。


(8) 亞硝酸鹽。


(9) 鉻酸(suan)鹽、磷酸(suan)鹽。


(10) 增(zeng)碳或增(zeng)硫的液(ye)體(ti)、氣體(ti)介(jie)質(含熱(re)處(chu)理加熱(re)爐氣)。


2. 熱(re)(re)處(chu)理及與熱(re)(re)處(chu)理相關工序的防污(wu)染(ran)措(cuo)施


(1) 熱(re)(re)處理(li)(包括其他熱(re)(re)加工)加熱(re)(re)時的爐內氣氛(fen)應是中性或弱(ruo)氧化(hua)性氣氛(fen)和低硫氣氛(fen),最好(hao)采用(yong)真(zhen)空熱(re)(re)處理(li)和保(bao)護氣氛(fen)熱(re)(re)處理(li)。


      在(zai)還原性(xing),能(neng)增(zeng)碳(tan)和(he)(he)增(zeng)硫的氣氛中加(jia)熱會使奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)表面(mian)增(zeng)碳(tan)、增(zeng)硫,結果可能(neng)引起奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)表面(mian)脆化和(he)(he)降低(di)耐腐蝕性(xing)能(neng)。


      在強(qiang)氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)氣氛中加熱(re),會使(shi)奧氏體不銹鋼表(biao)面(mian)合金元素氧(yang)化(hua)(hua),降低鋼的表(biao)面(mian)質量和耐腐(fu)蝕性(xing)。


(2) 熱處理時(shi)采用的(de)工裝(zhuang),掛具等應用同材(cai)質材(cai)料(liao)制造,或者(zhe)采用合格的(de)材(cai)料(liao)將工件與工裝(zhuang)、掛具隔(ge)離,以防(fang)止奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)與其接(jie)觸處受污染,從而降低表面質量和耐腐蝕(shi)性。


(3) 不(bu)銹(xiu)鋼制(zhi)造的全過程要防止(zhi)與有污染可能(neng)的固體(ti)(ti)(ti)、液體(ti)(ti)(ti)、氣體(ti)(ti)(ti)相接觸(chu)(特殊工序采用的介(jie)質除外)。


(4) 奧氏體不銹鋼制品在(zai)包裝、運輸過程中也應(ying)防止(zhi)與可污(wu)染物接(jie)觸(chu)。


(5) 一旦(dan)受到(dao)污(wu)染,應采取(qu)消除污(wu)染措(cuo)施,如(ru)進行酸洗、鈍(dun)化處理(li)等(deng)。參見本書第七章第六節(jie)的相關(guan)內容。