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(ti)不銹鋼固(gu)溶化(hua)處理(li)(li)加熱溫(wen)度的(de)合(he)理(li)(li)選擇


 在奧氏體不銹鋼的(de)材(cai)料(liao)標(biao)準中,規定(ding)的(de)固溶化加(jia)熱溫(wen)度(du)范圍較寬,實際熱處理(li)生產時,可(ke)考慮(lv)鋼的(de)具體成(cheng)分(fen)、含量、使(shi)用環境、可(ke)能失效形式等因素,合理(li)地選擇最佳加(jia)熱溫(wen)度(du)。但(dan)是,要注意防止固溶化加(jia)熱溫(wen)度(du)太高,因為固溶化處理(li)加(jia)熱溫(wen)度(du)太高,可(ke)能使(shi)經(jing)過鍛軋(ya)已經(jing)細化晶(jing)粒(li)的(de)材(cai)料(liao)晶(jing)粒(li)長大,見圖(tu)3-23和圖(tu)3-24。


圖 23.jpg


 晶粒(li)的粗化會引(yin)起(qi)一些(xie)不良(liang)后(hou)果。


1. 晶間腐蝕敏感性增強(qiang)


 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(fu)蝕(shi)的敏感性增強了,見圖3-25。


圖 24.jpg



2. 降(jiang)低冷加工質量


  奧氏(shi)體(ti)不銹鋼在常溫條(tiao)件下受力(li)變(bian)(bian)形(xing)時(shi),由于晶(jing)(jing)(jing)界與晶(jing)(jing)(jing)粒位向不同(tong),各個晶(jing)(jing)(jing)粒之間,一個晶(jing)(jing)(jing)粒的(de)(de)心部與晶(jing)(jing)(jing)界處(chu)之間,變(bian)(bian)形(xing)量是(shi)不同(tong)的(de)(de),晶(jing)(jing)(jing)粒越粗,則這種變(bian)(bian)形(xing)量的(de)(de)不均勻性越強(qiang),結果使奧氏(shi)體(ti)不銹鋼冷加工(gong)表(biao)面質量變(bian)(bian)壞(huai),特(te)別是(shi)對奧氏(shi)體(ti)不銹鋼薄板深沖加工(gong)時(shi)會(hui)有(you)更大的(de)(de)影響。


3. 引起強度下(xia)降


 奧氏體不銹(xiu)鋼因固(gu)溶溫度超高,引(yin)起晶粒粗大后,對機械性能的影(ying)響雖然不如高鉻鐵素體不銹(xiu)鋼明顯,但也有(you)使(shi)強(qiang)度下降的趨勢,見表3-6。


表 6.jpg


 奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼固溶化加熱(re)溫度過高的(de)另(ling)一個影響(xiang)是(shi)能引起(qi)(qi)δ鐵素體含量增加,這不(bu)僅使奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼熱(re)加工(gong)性(xing)能變壞,也會引起(qi)(qi)組織中(zhong)鉻分布的(de)不(bu)平衡,甚至局部區(qu)域貧(pin)鉻,使鋼的(de)晶間腐蝕敏感性(xing)增強(qiang)。


 所以,奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)固(gu)溶化熱(re)處理時,要適當控制加熱(re)溫(wen)度。



二(er)、穩(wen)定化處理對(dui)固溶狀態性能的影響(xiang)


 含穩定化元素的奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼,固溶化熱處理后再經穩定化處理時,會(hui)使機(ji)械性能有(you)(you)下降的趨勢(shi)。強度和塑性、韌性均有(you)(you)這個(ge)現象。


 強度(du)下降的原因(yin),可能是(shi)穩定(ding)化處理(li)時,強碳化物形成元(yuan)素鈦與更多的碳結合成TiC,減少了碳在奧氏體(ti)(ti)固溶體(ti)(ti)中的強化程度(du),并且,TiC在加(jia)熱(re)保(bao)溫過程中也會集聚(ju)長大,這也會對強度(du)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(wen)定(ding)化處理加熱溫度不宜過(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、奧氏體不銹鋼不宜多次(ci)進行(xing)固溶化(hua)處理(li)


 在重(zhong)(zhong)要產品的奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)零件生產時,都明確規定奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)經一次固(gu)溶(rong)(rong)化處(chu)(chu)理(li)后,如因(yin)(yin)某些原因(yin)(yin)需要重(zhong)(zhong)新(xin)固(gu)溶(rong)(rong)化處(chu)(chu)理(li),則只允(yun)許進行一次,即總共固(gu)溶(rong)(rong)化處(chu)(chu)理(li)次數不(bu)(bu)能(neng)超(chao)過(guo)兩次。其原因(yin)(yin)也是重(zhong)(zhong)復、多次固(gu)溶(rong)(rong)加熱,會引(yin)起晶(jing)粒(li)長大,給(gei)材料性能(neng)帶來不(bu)(bu)利影響。



五、奧(ao)氏體(ti)不銹鋼的污染及其預防


奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)具有優良的(de)性能和(he)(he)特(te)點,使其(qi)越來越受到重視和(he)(he)應(ying)用(yong),特(te)別(bie)是在核電設(she)備的(de)制(zhi)(zhi)造生產(chan)中,更是被應(ying)用(yong)于制(zhi)(zhi)造重要、關鍵的(de)零部件。制(zhi)(zhi)造這些(xie)零部件選用(yong)的(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang),不僅對(dui)其(qi)成分、顯微組織、雜質(zhi)元素有嚴格的(de)控制(zhi)(zhi),對(dui)力學性能、耐(nai)腐蝕性能、物理性能有高標準的(de)規定,對(dui)表面缺陷(xian)、內部缺陷(xian)的(de)檢驗和(he)(he)評(ping)定有特(te)殊的(de)要求(qiu),也對(dui)加(jia)工(gong)、生產(chan)、制(zhi)(zhi)造、包裝、運輸過程提出了明確的(de)限制(zhi)(zhi)條件。這體(ti)現在對(dui)奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)清潔度和(he)(he)防污染的(de)要求(qiu),以絕對(dui)保證奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)安全使用(yong)。


 1. 奧氏體不銹(xiu)鋼的污染源和污染物


 為了保證奧氏體不銹鋼的清潔和不被污(wu)染,在(zai)自始(shi)至終的全過程中要(yao)遠離和禁止(zhi)接觸(chu)下列可能(neng)引起(qi)污(wu)染的材料。


(1) 高碳(tan)材料,包(bao)括碳(tan)鋼(gang),鐵(tie)素(su)體(ti)鋼(gang)和馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)。


(2) 可(ke)釋放(fang)出氯(lv)化物(wu)、氟(fu)化物(wu)的物(wu)品。


(3) 含氯(lv)0.25%以上的材料(liao)(liao),如某些塑料(liao)(liao)、橡膠(jiao)、石(shi)棉(mian)。


(4) 含鹵素25ppm以上的水或其他(ta)介(jie)質(zhi)。


(5) 硫及硫化物。


(6) 低熔(rong)點元素及其化合(he)物,如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及稀土元素Ce、La等。


(7) 熱處(chu)理和焊接(jie)過程(cheng)中容易(yi)在(zai)材料上形成合金(jin)和沉淀(dian)物的物品。


(8) 亞(ya)硝酸鹽(yan)。


(9) 鉻酸鹽(yan)、磷酸鹽(yan)。


(10) 增碳或(huo)增硫(liu)的液體(ti)、氣體(ti)介質(含熱(re)處理(li)加(jia)熱(re)爐氣)。


2. 熱(re)處理及與(yu)熱(re)處理相關工(gong)序(xu)的防污染措施(shi)


(1) 熱(re)(re)處(chu)理(包括其他熱(re)(re)加(jia)工)加(jia)熱(re)(re)時的爐內氣氛(fen)(fen)應是中性(xing)或弱(ruo)氧化性(xing)氣氛(fen)(fen)和低硫氣氛(fen)(fen),最好采用真空熱(re)(re)處(chu)理和保護(hu)氣氛(fen)(fen)熱(re)(re)處(chu)理。


      在(zai)還原性(xing),能增(zeng)碳和增(zeng)硫的氣氛中加熱會使奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼表面(mian)增(zeng)碳、增(zeng)硫,結果可能引起奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼表面(mian)脆化和降低(di)耐腐蝕性(xing)能。


      在強氧化性(xing)氣氛中加熱,會使奧氏體不(bu)銹鋼(gang)表面合金元素(su)氧化,降低(di)鋼(gang)的表面質量和耐腐(fu)蝕性(xing)。


(2) 熱處(chu)理時采用的工(gong)裝,掛具等應用同(tong)材(cai)質(zhi)材(cai)料制造,或者(zhe)采用合格的材(cai)料將工(gong)件與(yu)工(gong)裝、掛具隔離(li),以防止奧氏體不銹鋼與(yu)其接觸處(chu)受(shou)污(wu)染,從(cong)而(er)降低表面質(zhi)量和耐腐蝕(shi)性。


(3) 不銹(xiu)鋼(gang)制(zhi)造的全過程(cheng)要防止與有污染可能的固體(ti)、液體(ti)、氣體(ti)相接觸(特殊工序采用的介質除外)。


(4) 奧氏體不(bu)銹鋼制品在包(bao)裝、運輸過程中也(ye)應防止(zhi)與(yu)可污染物接(jie)觸。


(5) 一旦(dan)受到(dao)污染,應采(cai)取消除污染措施(shi),如進行酸洗、鈍化處理等(deng)。參見本(ben)書第七章第六節(jie)的相關(guan)內容。