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、奧氏體不銹鋼固溶化(hua)處理加熱(re)溫度的合理選擇


 在奧氏(shi)體不銹鋼的(de)(de)材料標(biao)準中,規定(ding)的(de)(de)固(gu)溶化加熱溫度(du)范圍(wei)較寬(kuan),實際熱處理生產時(shi),可(ke)(ke)考慮鋼的(de)(de)具(ju)體成分、含量、使用環境、可(ke)(ke)能失效形式(shi)等因素,合理地選擇(ze)最佳加熱溫度(du)。但是(shi),要注(zhu)意防止固(gu)溶化加熱溫度(du)太高(gao),因為固(gu)溶化處理加熱溫度(du)太高(gao),可(ke)(ke)能使經(jing)過鍛軋(ya)已(yi)經(jing)細化晶粒(li)(li)的(de)(de)材料晶粒(li)(li)長大,見圖(tu)3-23和圖(tu)3-24。


圖 23.jpg


 晶粒的粗化會引起一(yi)些不良后果。


1. 晶間腐(fu)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(fu)蝕的敏感性增強了,見圖3-25。


圖 24.jpg



2. 降(jiang)低冷加工質(zhi)量


  奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)在常溫(wen)條件下受力變形(xing)時(shi),由于(yu)晶(jing)(jing)界與晶(jing)(jing)粒(li)位(wei)向不(bu)同(tong),各個晶(jing)(jing)粒(li)之間,一個晶(jing)(jing)粒(li)的心部與晶(jing)(jing)界處之間,變形(xing)量(liang)是不(bu)同(tong)的,晶(jing)(jing)粒(li)越粗,則這種變形(xing)量(liang)的不(bu)均(jun)勻性越強,結(jie)果使奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)冷(leng)加(jia)工表面(mian)質量(liang)變壞,特(te)別(bie)是對(dui)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)薄(bo)板深沖加(jia)工時(shi)會(hui)有更大的影響。


3. 引起強度下(xia)降


 奧氏體不銹(xiu)鋼因固溶溫度(du)超高,引起晶(jing)粒粗大后(hou),對機械性能的(de)影響雖(sui)然不如高鉻鐵素體不銹(xiu)鋼明顯,但也有使強度(du)下(xia)降的(de)趨勢,見表3-6。


表 6.jpg


 奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼固溶化加(jia)熱(re)溫度過高的(de)另一個影響是能引起δ鐵(tie)素體(ti)含量增(zeng)加(jia),這不(bu)僅使奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼熱(re)加(jia)工性(xing)能變壞,也會引起組織中鉻分布的(de)不(bu)平衡,甚至局部區域貧(pin)鉻,使鋼的(de)晶間腐蝕敏(min)感性(xing)增(zeng)強。


 所以,奧氏體不銹鋼固溶化熱處理時,要適當(dang)控制加熱溫度(du)。



二(er)、穩定化處理對固溶(rong)狀態(tai)性能的影響


 含穩定化元素的(de)奧氏體不銹鋼,固溶化熱處理后再經穩定化處理時(shi),會使(shi)機械性能有下降的(de)趨勢。強度和塑(su)性、韌性均有這個現象(xiang)。


 強度下降的原因(yin),可能是穩定(ding)化處(chu)理時,強碳化物形成(cheng)元素鈦與更(geng)多的碳結合成(cheng)TiC,減少了碳在奧氏體固溶體中的強化程度,并且,TiC在加(jia)熱保溫過程中也會集聚長(chang)大,這也會對強度產生影響。


 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)定化處理加熱(re)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(xiu)鋼不宜多次進行固溶(rong)化處理


 在重(zhong)要(yao)產品的奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼零件生(sheng)產時,都(dou)明確(que)規定(ding)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼經一次(ci)固(gu)溶化處理(li)(li)后,如因某(mou)些原因需要(yao)重(zhong)新固(gu)溶化處理(li)(li),則只允許進行一次(ci),即總(zong)共固(gu)溶化處理(li)(li)次(ci)數(shu)不能(neng)超過兩次(ci)。其原因也(ye)是重(zhong)復、多次(ci)固(gu)溶加熱,會引起晶粒長大,給(gei)材料(liao)性(xing)能(neng)帶來不利影(ying)響。



五(wu)、奧氏體不銹鋼的污染及其預(yu)防(fang)


奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有優(you)良(liang)的(de)性(xing)能和(he)(he)特點,使其越來越受到重視和(he)(he)應(ying)用(yong)(yong),特別是在核(he)電設備的(de)制(zhi)造(zao)(zao)生(sheng)產中,更是被應(ying)用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)(zao)重要、關鍵的(de)零(ling)部(bu)件。制(zhi)造(zao)(zao)這些零(ling)部(bu)件選用(yong)(yong)的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),不(bu)僅對(dui)其成分、顯微(wei)組織、雜質元(yuan)素有嚴(yan)格的(de)控制(zhi),對(dui)力學性(xing)能、耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能、物(wu)理(li)性(xing)能有高標(biao)準的(de)規定(ding),對(dui)表面缺(que)陷、內部(bu)缺(que)陷的(de)檢驗和(he)(he)評(ping)定(ding)有特殊的(de)要求(qiu),也對(dui)加工(gong)、生(sheng)產、制(zhi)造(zao)(zao)、包(bao)裝、運輸過(guo)程提出了(le)明(ming)確的(de)限制(zhi)條件。這體現在對(dui)奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)清(qing)潔(jie)度和(he)(he)防(fang)污染(ran)的(de)要求(qiu),以絕對(dui)保證(zheng)奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)安全(quan)使用(yong)(yong)。


 1. 奧氏體不銹鋼(gang)的污染源(yuan)和污染物


 為了保證奧氏體不銹鋼(gang)的清(qing)潔(jie)和不被污染(ran),在自始至終的全過程中要遠離(li)和禁止接觸下列可能引起污染(ran)的材料。


(1) 高(gao)碳材料,包括(kuo)碳鋼(gang),鐵素(su)體鋼(gang)和馬氏(shi)體不銹鋼(gang)。


(2) 可(ke)釋放出氯化物、氟(fu)化物的(de)物品。


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


(4) 含鹵(lu)素(su)25ppm以上的水或其他介(jie)質。


(5) 硫及硫化物。


(6) 低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) 熱處理和焊接過(guo)程中容易(yi)在材料(liao)上形成合金和沉(chen)淀物(wu)的物(wu)品。


(8) 亞(ya)硝(xiao)酸鹽。


(9) 鉻酸鹽(yan)(yan)、磷酸鹽(yan)(yan)。


(10) 增碳或增硫的液(ye)體、氣體介質(含熱(re)處理加熱(re)爐氣)。


2. 熱(re)處理及與熱(re)處理相關工序的防污染措施


(1) 熱(re)處理(li)(包括其他熱(re)加工)加熱(re)時的爐(lu)內氣(qi)(qi)(qi)氛(fen)應是(shi)中(zhong)性(xing)或弱氧化性(xing)氣(qi)(qi)(qi)氛(fen)和低硫氣(qi)(qi)(qi)氛(fen),最(zui)好(hao)采用真空熱(re)處理(li)和保護氣(qi)(qi)(qi)氛(fen)熱(re)處理(li)。


      在還原性,能增(zeng)碳和(he)增(zeng)硫的氣氛中加熱會使奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼表(biao)面(mian)增(zeng)碳、增(zeng)硫,結果可(ke)能引起奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼表(biao)面(mian)脆化和(he)降低耐腐蝕(shi)性能。


      在強氧化性(xing)氣氛(fen)中(zhong)加(jia)熱,會使奧氏體不銹鋼(gang)表(biao)面合金元(yuan)素氧化,降低鋼(gang)的表(biao)面質(zhi)量和耐腐蝕性(xing)。


(2) 熱處理時(shi)采(cai)用(yong)的工裝,掛具等(deng)應(ying)用(yong)同材(cai)質材(cai)料(liao)制造,或者采(cai)用(yong)合格(ge)的材(cai)料(liao)將工件與(yu)工裝、掛具隔(ge)離,以(yi)防止(zhi)奧氏體不銹鋼與(yu)其接觸處受(shou)污染,從而降低表(biao)面質量和耐(nai)腐蝕(shi)性。


(3) 不銹鋼(gang)制造(zao)的全過程要防止與(yu)有(you)污(wu)染(ran)可能的固體、液體、氣體相(xiang)接觸(特殊(shu)工序(xu)采(cai)用的介(jie)質除外)。


(4) 奧氏體不銹鋼制品在包裝、運(yun)輸過(guo)程中也(ye)應防(fang)止與(yu)可(ke)污(wu)染物接觸。


(5) 一旦受到(dao)污染,應(ying)采(cai)取消除污染措施(shi),如進行酸(suan)洗(xi)、鈍化處理等。參見本(ben)書第七章第六節的(de)相關內(nei)容。