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(bu)銹(xiu)鋼固溶化處理加熱溫度的合理選擇


 在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)的(de)材料標準中,規定(ding)的(de)固(gu)溶(rong)化加(jia)熱(re)溫度(du)范圍較寬,實際熱(re)處理生產(chan)時,可考慮(lv)鋼(gang)的(de)具體(ti)(ti)成(cheng)分(fen)、含量、使用環境(jing)、可能失效形式等因素,合理地選擇最佳加(jia)熱(re)溫度(du)。但(dan)是,要注意防止固(gu)溶(rong)化加(jia)熱(re)溫度(du)太高(gao),因為固(gu)溶(rong)化處理加(jia)熱(re)溫度(du)太高(gao),可能使經過鍛軋已經細(xi)化晶(jing)粒的(de)材料晶(jing)粒長大,見圖3-23和圖3-24。


圖 23.jpg


 晶(jing)粒的粗(cu)化會引起(qi)一些不良后果。


1. 晶間腐蝕敏感性增強


 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,這就引起對晶間腐蝕的敏感性增強了,見圖3-25。


圖 24.jpg



2. 降低冷加工(gong)質(zhi)量


  奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼在(zai)常溫條件(jian)下受力變形(xing)時,由于晶界與晶粒位向不同,各個晶粒之間(jian),一個晶粒的心部與晶界處之間(jian),變形(xing)量(liang)是(shi)不同的,晶粒越(yue)粗,則這(zhe)種變形(xing)量(liang)的不均(jun)勻性越(yue)強,結果使奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼冷加(jia)工表面質(zhi)量(liang)變壞,特別是(shi)對奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼薄板深(shen)沖加(jia)工時會有(you)更(geng)大的影響。


3. 引起(qi)強(qiang)度(du)下降


 奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)因固(gu)溶溫度(du)超高,引起(qi)晶(jing)粒粗大后(hou),對機械性能的(de)影響雖然不(bu)(bu)(bu)如高鉻鐵(tie)素體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)明顯(xian),但也有使強度(du)下降的(de)趨勢,見表3-6。


表 6.jpg


 奧(ao)氏體不銹鋼固(gu)溶化加(jia)熱溫度過高的(de)(de)另一個影(ying)響是能(neng)(neng)引(yin)起δ鐵素體含量增(zeng)加(jia),這(zhe)不僅使奧(ao)氏體不銹鋼熱加(jia)工性能(neng)(neng)變壞,也會引(yin)起組織中鉻(ge)分布的(de)(de)不平衡,甚至局部區域貧鉻(ge),使鋼的(de)(de)晶間(jian)腐蝕敏(min)感(gan)性增(zeng)強。


 所(suo)以,奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)固溶化熱處(chu)理時,要適(shi)當控制加熱溫(wen)度。



二、穩定化處(chu)理對固溶狀態性能(neng)的(de)影響


 含穩(wen)定化元素的奧氏(shi)體不銹鋼,固溶(rong)化熱處(chu)理后再(zai)經穩(wen)定化處(chu)理時,會使機械性能(neng)有下降的趨勢。強度和(he)塑性、韌(ren)性均有這(zhe)個(ge)現(xian)象。


 強度下降(jiang)的原因,可能(neng)是穩定(ding)化(hua)處理時,強碳(tan)化(hua)物形成元素鈦與更多的碳(tan)結合成TiC,減(jian)少了碳(tan)在(zai)奧氏體固溶體中的強化(hua)程度,并(bing)且,TiC在(zai)加熱(re)保溫過程中也會集聚長大(da),這也會對強度產生影響(xiang)。


 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(hua)處理加熱溫度(du)不宜過(guo)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(ti)不銹鋼不宜多次進行固溶化處理


 在重(zhong)要產品的奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼零件生產時,都明確規定(ding)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼經一次(ci)固(gu)溶(rong)化(hua)處(chu)理(li)(li)后,如因(yin)某些(xie)原(yuan)因(yin)需(xu)要重(zhong)新固(gu)溶(rong)化(hua)處(chu)理(li)(li),則只允(yun)許進行一次(ci),即總(zong)共(gong)固(gu)溶(rong)化(hua)處(chu)理(li)(li)次(ci)數不(bu)能超過兩次(ci)。其原(yuan)因(yin)也是(shi)重(zhong)復、多次(ci)固(gu)溶(rong)加熱(re),會引起(qi)晶粒長大(da),給材料性(xing)能帶(dai)來不(bu)利(li)影響(xiang)。



五(wu)、奧氏體不銹(xiu)鋼的污(wu)染及其預防


奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼具(ju)有優良的(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)和特(te)點,使(shi)(shi)其越來越受(shou)到重視和應用(yong)(yong),特(te)別是在核電(dian)設備的(de)制造(zao)(zao)(zao)生產中,更是被應用(yong)(yong)于制造(zao)(zao)(zao)重要、關鍵的(de)零部(bu)件。制造(zao)(zao)(zao)這(zhe)些零部(bu)件選用(yong)(yong)的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼,不僅對其成分(fen)、顯微組織、雜質元素有嚴格(ge)的(de)控(kong)制,對力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)、耐腐蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)、物(wu)理(li)性(xing)(xing)能(neng)(neng)有高標準的(de)規定(ding),對表(biao)面缺陷、內部(bu)缺陷的(de)檢驗和評(ping)定(ding)有特(te)殊的(de)要求,也對加工、生產、制造(zao)(zao)(zao)、包(bao)裝、運輸過(guo)程提(ti)出(chu)了明確(que)的(de)限制條件。這(zhe)體(ti)(ti)現在對奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)清潔度和防污染的(de)要求,以絕(jue)對保證奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)安全使(shi)(shi)用(yong)(yong)。


 1. 奧氏體不銹鋼(gang)的(de)污染源(yuan)和污染物


 為了保證奧氏體不銹鋼的(de)清潔和不被污(wu)(wu)染(ran),在自始至終的(de)全過程(cheng)中要(yao)遠離(li)和禁止接觸下列可能引起(qi)污(wu)(wu)染(ran)的(de)材料(liao)。


(1) 高碳材(cai)料,包括碳鋼(gang),鐵素體鋼(gang)和馬氏(shi)體不銹鋼(gang)。


(2) 可釋(shi)放出氯化物(wu)(wu)、氟化物(wu)(wu)的物(wu)(wu)品。


(3) 含氯0.25%以上的材料,如某些塑料、橡膠、石棉。


(4) 含鹵素25ppm以上(shang)的(de)水(shui)或其(qi)他介質。


(5) 硫及硫化物。


(6) 低(di)熔點元素及其化合物,如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及稀土元素Ce、La等(deng)。


(7) 熱處(chu)理和焊接過程中容(rong)易在材料上(shang)形(xing)成(cheng)合金和沉淀物的物品。


(8) 亞硝酸鹽。


(9) 鉻(ge)酸(suan)鹽、磷酸(suan)鹽。


(10) 增(zeng)碳或增(zeng)硫的(de)液體、氣體介質(zhi)(含(han)熱(re)處理加熱(re)爐氣)。


2. 熱處理及與熱處理相(xiang)關工序的(de)防污染措施


(1) 熱(re)(re)處理(包括其(qi)他熱(re)(re)加工)加熱(re)(re)時的爐內氣(qi)氛(fen)應是中性或弱氧化性氣(qi)氛(fen)和(he)低硫氣(qi)氛(fen),最(zui)好(hao)采用真(zhen)空熱(re)(re)處理和(he)保護氣(qi)氛(fen)熱(re)(re)處理。


      在還原性(xing),能(neng)增碳和增硫的氣(qi)氛中(zhong)加(jia)熱會使(shi)奧氏體不(bu)銹鋼表面增碳、增硫,結(jie)果可能(neng)引(yin)起奧氏體不(bu)銹鋼表面脆化和降低耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)。


      在強(qiang)氧化性(xing)氣氛中加熱,會使奧氏(shi)體不銹鋼表面合金(jin)元素氧化,降(jiang)低鋼的表面質量和耐(nai)腐蝕性(xing)。


(2) 熱處理時采(cai)用的工裝,掛具等應用同材(cai)(cai)質材(cai)(cai)料制造,或者采(cai)用合格的材(cai)(cai)料將工件與工裝、掛具隔離,以防止奧氏(shi)體不銹鋼與其接(jie)觸處受污染,從而降低表面質量和耐腐(fu)蝕性。


(3) 不銹(xiu)鋼制造的(de)全(quan)過程要(yao)防止與有污染可能的(de)固體(ti)(ti)、液(ye)體(ti)(ti)、氣體(ti)(ti)相接觸(特殊工序采用的(de)介質除外)。


(4) 奧(ao)氏體不銹鋼制品在包裝、運輸過程(cheng)中也應防止(zhi)與(yu)可污染物(wu)接(jie)觸。


(5) 一旦受到污染,應(ying)采取消除(chu)污染措施,如(ru)進(jin)行酸洗、鈍化處理等。參(can)見本書第(di)七章第(di)六(liu)節的相關內容(rong)。