奧氏體不銹鋼(gang)具有良好的耐蝕性和抗氧化性,并具有高的塑性和良好的焊接性。奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼在航空、汽車、造船、化工、醫療器械以及人民日常生活中得到了廣泛的應用,并且由于這類鋼無磁性,因此在儀表、儀器工業中應用得也很廣泛。
但是奧氏體不(bu)銹鋼在加(jia)熱和冷卻時不(bu)發(fa)生(sheng)α→y固態相(xiang)變(bian),因此不(bu)能(neng)通(tong)過熱處理(li)來達到強(qiang)化的目的,只能(neng)通(tong)過冷變(bian)形加(jia)工來提(ti)高鋼的強(qiang)度。但是這種提(ti)高強(qiang)度的方法,只能(neng)用于工作溫(wen)度不(bu)高的零件(jian),否則其強(qiang)度將因高溫(wen)加(jia)熱而迅速降低。
奧(ao)氏(shi)體不銹鋼的熱處理方式有以(yi)下三種:
1. 去應力退火
為了(le)消(xiao)除(chu)加工后的殘留應力,可加熱到300~350℃,保溫1~2h,空冷。
消(xiao)除焊接應力時一般采用700~900℃退火(huo),保溫(wen)1~3h,空冷。溫(wen)度越高,焊接應力消(xiao)除得(de)越迅(xun)速越徹底,而其軟化(hua)效果也越大。
用來(lai)消除冷作(zuo)硬(ying)化的退火(huo),其(qi)溫(wen)度(du)為750~850℃,保溫(wen)時間為1~3h,快冷。
2. 固溶處(chu)理
為使奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中的(de)(de)(de)碳化物及其他(ta)化合(he)物(σ相分解物)充分溶入(ru)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti),然后快速冷卻到室溫(wen),以(yi)獲得單(dan)相奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)(yi)方(fang)法叫固(gu)溶處(chu)理。其工(gong)藝(yi)(yi)與淬火(huo)工(gong)藝(yi)(yi)相似,只是鋼(gang)中不發生相變,處(chu)理的(de)(de)(de)室溫(wen)組織是過飽(bao)和的(de)(de)(de)y-Fe固(gu)溶體(ti)(ti)。固(gu)溶處(chu)理的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是提(ti)高奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)和抗高溫(wen)氧化性(xing),也(ye)可以(yi)消除冷作硬化。
固溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)加熱(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)都較(jiao)高,一(yi)般(ban)為(wei)(wei)1000~1100℃,含(han)碳(tan)(tan)量(liang)高時(shi)(shi)(shi)取(qu)上限(xian)溫(wen)(wen)(wen)度(du),含(han)碳(tan)(tan)量(liang)低時(shi)(shi)(shi)取(qu)下(xia)限(xian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)。奧氏(shi)體(ti)(ti)型不銹鋼(gang)(gang)(gang)應在(zai)中性或弱氧(yang)化(hua)氣氛中加熱(re)(re)(re),為(wei)(wei)此常采用空氣爐(lu)為(wei)(wei)加熱(re)(re)(re)設備并以氨分(fen)解氣等作為(wei)(wei)加熱(re)(re)(re)介質。氯化(hua)鹽會使鋼(gang)(gang)(gang)遭受腐蝕(shi),故不宜用鹽浴加熱(re)(re)(re),在(zai)有條(tiao)件(jian)(jian)的(de)(de)地方最好采用真空爐(lu)加熱(re)(re)(re)。在(zai)加熱(re)(re)(re)奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)時(shi)(shi)(shi),既應阻(zu)止(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)表面氧(yang)化(hua),也應防止(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)表面增碳(tan)(tan),因為(wei)(wei)增碳(tan)(tan)的(de)(de)結果會使鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)晶間腐蝕(shi)傾向增大。一(yi)般(ban)來說,加熱(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)越高,碳(tan)(tan)化(hua)物的(de)(de)固溶(rong)(rong)速(su)度(du)越快(kuai),如(ru)06Cr9Ni10鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)物在(zai)1000℃固溶(rong)(rong)需(xu)要(yao)(yao)10min,在(zai)1065℃固溶(rong)(rong)需(xu)要(yao)(yao)3min,在(zai)1176℃固溶(rong)(rong)需(xu)要(yao)(yao)1.5min。從這個角度(du)來講,加熱(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)越高越好,但加熱(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)偏高又會引起晶粒過(guo)分(fen)長大,氧(yang)化(hua)鐵(tie)皮增厚。因為(wei)(wei)奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)無法通(tong)過(guo)相變(bian)來細化(hua)晶粒,如(ru)果晶粒過(guo)大會使材料的(de)(de)抗拉強度(du)明顯下(xia)降。為(wei)(wei)保(bao)(bao)證加熱(re)(re)(re)質量(liang),固溶(rong)(rong)處(chu)理(li)前必須將奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)零(ling)件(jian)(jian)表面清洗干凈。奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)低溫(wen)(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)熱(re)(re)(re)導率(lv)較(jiao)低,升到(dao)高溫(wen)(wen)(wen)后(hou)(700~800℃)熱(re)(re)(re)導率(lv)才有所提高,因此奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)零(ling)件(jian)(jian)在(zai)低溫(wen)(wen)(wen)加熱(re)(re)(re)時(shi)(shi)(shi),為(wei)(wei)保(bao)(bao)持(chi)零(ling)件(jian)(jian)內外均衡加熱(re)(re)(re),加熱(re)(re)(re)速(su)度(du)要(yao)(yao)緩(huan)慢,對于斷(duan)面較(jiao)大的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)零(ling)件(jian)(jian)要(yao)(yao)預熱(re)(re)(re)到(dao)700~800℃等溫(wen)(wen)(wen)到(dao)一(yi)定時(shi)(shi)(shi)間,再快(kuai)速(su)升溫(wen)(wen)(wen)。在(zai)固溶(rong)(rong)溫(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)的(de)(de)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)間不宜過(guo)長,一(yi)般(ban)按材料的(de)(de)有效厚度(du)計算(suan),一(yi)般(ban)每毫米保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)1min。為(wei)(wei)防止(zhi)碳(tan)(tan)化(hua)物從奧氏(shi)體(ti)(ti)中析(xi)出(chu),加熱(re)(re)(re)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)(wen)后(hou)應在(zai)水中快(kuai)速(su)冷卻(que),對于厚度(du)不大的(de)(de)工件(jian)(jian),為(wei)(wei)防止(zhi)變(bian)形(xing),可以空冷。
3. 穩定化處理
對于含鈦(tai)、鈮的(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)型鉻、鎳奧氏體不銹鋼(gang),可以采用穩(wen)定(ding)(ding)化(hua)處理,以提高鋼(gang)在(zai)(zai)450~900℃溫度范圍內、并(bing)在(zai)(zai)強烈腐蝕(shi)介(jie)質中工作時的(de)(de)耐蝕(shi)性。穩(wen)定(ding)(ding)化(hua)處理是在(zai)(zai)固溶處理以后進(jin)行,穩(wen)定(ding)(ding)化(hua)處理工藝是將鋼(gang)加熱到850~900℃,保溫2~4h,然后在(zai)(zai)水中或(huo)空氣中冷卻。
這是因為鋼中加入鈦和鈮可消除晶間腐蝕,但它們的效果必須通過穩定化處理才能得到保證。單純的固溶處理使鉻的碳化物全部溶入奧氏體中,鈦和鈮的碳化物則部分溶入奧氏體中,如經400~800℃加熱,溶入奧氏體中的碳大部分以Cr23C6的形式析出,鈦和鈮的固定作用不能有效地發揮,晶間腐蝕仍會發生。如果將穩定化溫度提高到高于Cr23C6的溶解溫度,且又是碳化鈦(或碳化鈮)強烈析出的溫度(850~900℃),保溫2~4h,就能夠形成穩定的碳化鈦(或碳化鈮),從而防止奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。