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(gang)固溶化(hua)處理加熱溫度的合理選擇


 在(zai)奧氏體(ti)不銹鋼的材料(liao)標準中(zhong),規定的固(gu)溶(rong)化加(jia)熱(re)溫度(du)(du)范圍較寬,實(shi)際熱(re)處理生產(chan)時,可(ke)考慮鋼的具(ju)體(ti)成分(fen)、含量(liang)、使(shi)用環境、可(ke)能失效形(xing)式等因(yin)素,合理地選擇(ze)最佳加(jia)熱(re)溫度(du)(du)。但是,要(yao)注意防(fang)止固(gu)溶(rong)化加(jia)熱(re)溫度(du)(du)太(tai)高(gao),因(yin)為固(gu)溶(rong)化處理加(jia)熱(re)溫度(du)(du)太(tai)高(gao),可(ke)能使(shi)經(jing)過鍛軋已經(jing)細化晶粒(li)的材料(liao)晶粒(li)長大(da),見圖3-23和圖3-24。


圖 23.jpg


 晶粒的粗(cu)化會引起一些不良后果。


1. 晶(jing)間腐蝕敏感(gan)性增(zeng)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. 降低冷加工質量


  奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼在常溫條件下受力變(bian)形時,由于晶(jing)(jing)界(jie)與(yu)晶(jing)(jing)粒(li)(li)(li)位向不(bu)同(tong),各個(ge)晶(jing)(jing)粒(li)(li)(li)之(zhi)間,一個(ge)晶(jing)(jing)粒(li)(li)(li)的(de)心部與(yu)晶(jing)(jing)界(jie)處之(zhi)間,變(bian)形量是(shi)不(bu)同(tong)的(de),晶(jing)(jing)粒(li)(li)(li)越粗,則這種變(bian)形量的(de)不(bu)均勻性(xing)越強,結果使奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼冷加工表面質量變(bian)壞(huai),特別(bie)是(shi)對奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼薄板深沖加工時會有(you)更大(da)的(de)影(ying)響。


3. 引起(qi)強度下降(jiang)


 奧(ao)氏體不(bu)銹鋼因固溶溫度超高,引起晶粒粗(cu)大后,對機械性能的影(ying)響雖然不(bu)如高鉻鐵素體不(bu)銹鋼明顯(xian),但也有(you)使強度下降的趨勢,見表3-6。


表 6.jpg


 奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)固溶化加熱溫(wen)度過(guo)高(gao)的另一個影響是能引起(qi)δ鐵素體(ti)含量(liang)增加,這不(bu)僅使奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)熱加工(gong)性能變壞,也會(hui)引起(qi)組織中鉻分布的不(bu)平衡(heng),甚至局部區域貧鉻,使鋼(gang)的晶間腐(fu)蝕敏感性增強。


 所以(yi),奧氏體不銹(xiu)鋼固溶(rong)化熱處理時,要適(shi)當控(kong)制加熱溫度。



二、穩定化處(chu)理(li)對固溶(rong)狀態性能的(de)影響


 含(han)穩(wen)定化元(yuan)素(su)的奧氏體不(bu)銹鋼,固溶(rong)化熱處理后(hou)再經穩(wen)定化處理時,會使(shi)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)有下降的趨勢。強(qiang)度和塑性(xing)、韌性(xing)均有這個現象。


 強(qiang)度下降的原(yuan)因,可能是穩定化處理時,強(qiang)碳(tan)化物(wu)形成(cheng)元素鈦與更多的碳(tan)結合成(cheng)TiC,減少了碳(tan)在(zai)奧氏體固溶體中(zhong)的強(qiang)化程度,并且,TiC在(zai)加熱保(bao)溫過程中(zhong)也會(hui)集聚長大(da),這也會(hui)對強(qiang)度產(chan)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、穩定化處理加熱溫度(du)不宜過高


  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(duo)次進行固溶化處(chu)理


 在(zai)重(zhong)要產品的奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼零件(jian)生產時,都明確規(gui)定奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼經一次固(gu)溶化(hua)(hua)處(chu)理(li)后(hou),如因(yin)(yin)某些原因(yin)(yin)需要重(zhong)新固(gu)溶化(hua)(hua)處(chu)理(li),則只允許進行一次,即(ji)總共固(gu)溶化(hua)(hua)處(chu)理(li)次數(shu)不(bu)能超過兩次。其原因(yin)(yin)也是重(zhong)復、多次固(gu)溶加熱,會引起晶粒長大(da),給材(cai)料性能帶來不(bu)利影(ying)響。



五、奧氏體不銹鋼的污染(ran)及(ji)其預防


奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)具有(you)(you)優良的性能(neng)和(he)特點,使其越來越受到重視和(he)應用(yong),特別是(shi)在(zai)核電(dian)設備(bei)的制(zhi)(zhi)造(zao)生產中(zhong),更(geng)是(shi)被應用(yong)于制(zhi)(zhi)造(zao)重要(yao)、關鍵的零(ling)部(bu)件。制(zhi)(zhi)造(zao)這(zhe)些零(ling)部(bu)件選用(yong)的奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang),不(bu)僅對(dui)其成分、顯微組織(zhi)、雜質(zhi)元素有(you)(you)嚴格的控(kong)制(zhi)(zhi),對(dui)力學性能(neng)、耐腐蝕性能(neng)、物理性能(neng)有(you)(you)高標(biao)準的規定(ding),對(dui)表(biao)面缺陷、內(nei)部(bu)缺陷的檢驗和(he)評定(ding)有(you)(you)特殊的要(yao)求(qiu),也(ye)對(dui)加工、生產、制(zhi)(zhi)造(zao)、包裝、運(yun)輸過(guo)程(cheng)提出了明確(que)的限制(zhi)(zhi)條件。這(zhe)體(ti)現在(zai)對(dui)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)的清(qing)潔度和(he)防污染的要(yao)求(qiu),以絕(jue)對(dui)保證(zheng)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)的安全(quan)使用(yong)。


 1. 奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)的污(wu)染源和污(wu)染物


 為了保證(zheng)奧氏體不銹鋼的清潔和不被(bei)污染,在(zai)自(zi)始至終(zhong)的全過程中要遠離(li)和禁止接觸下(xia)列可能(neng)引起污染的材料。


(1) 高碳材料,包(bao)括碳鋼(gang),鐵(tie)素體鋼(gang)和(he)馬氏體不(bu)銹鋼(gang)。


(2) 可釋放出氯(lv)化物(wu)、氟(fu)化物(wu)的物(wu)品(pin)。


(3) 含氯0.25%以上的材料,如某(mou)些塑料、橡膠、石棉。


(4) 含鹵素(su)25ppm以上的水或其他介質。


(5) 硫及硫化物。


(6) 低熔點元素及(ji)其化合物,如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及(ji)稀(xi)土元素Ce、La等。


(7) 熱(re)處理(li)和(he)焊接(jie)過(guo)程中容(rong)易在材料(liao)上(shang)形成合金(jin)和(he)沉(chen)淀物的物品。


(8) 亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)。


(9) 鉻(ge)酸鹽、磷酸鹽。


(10) 增(zeng)碳或增(zeng)硫的液體、氣體介質(含熱處理加熱爐氣)。


2. 熱(re)處(chu)理(li)及與(yu)熱(re)處(chu)理(li)相(xiang)關(guan)工序的(de)防污染措(cuo)施(shi)


(1) 熱處理(li)(包括其他熱加工(gong))加熱時的爐內氣氛(fen)應(ying)是(shi)中性(xing)或弱(ruo)氧化性(xing)氣氛(fen)和(he)低(di)硫(liu)氣氛(fen),最好采用真空熱處理(li)和(he)保護氣氛(fen)熱處理(li)。


      在還(huan)原性(xing)(xing),能增(zeng)(zeng)碳和增(zeng)(zeng)硫(liu)的氣(qi)氛中加熱會使奧氏(shi)(shi)體不銹鋼表(biao)面(mian)增(zeng)(zeng)碳、增(zeng)(zeng)硫(liu),結(jie)果(guo)可能引起(qi)奧氏(shi)(shi)體不銹鋼表(biao)面(mian)脆化和降低耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能。


      在強氧化性(xing)氣(qi)氛中(zhong)加熱,會使奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)表(biao)面合金(jin)元素氧化,降低鋼(gang)的表(biao)面質(zhi)量和耐腐蝕性(xing)。


(2) 熱處理時采(cai)用的工(gong)裝,掛(gua)具等應用同材質(zhi)材料制造,或者采(cai)用合格的材料將工(gong)件與(yu)工(gong)裝、掛(gua)具隔離,以(yi)防(fang)止奧氏體不(bu)銹鋼與(yu)其接觸處受污染,從(cong)而降低表(biao)面質(zhi)量和耐腐蝕性。


(3) 不(bu)銹鋼制造的全過程要防止與有污(wu)染可能的固體、液體、氣體相接觸(特殊工序(xu)采用的介(jie)質(zhi)除外)。


(4) 奧(ao)氏體不銹鋼(gang)制品在(zai)包裝、運輸(shu)過程中也應防止(zhi)與可污染物接觸。


(5) 一旦受到(dao)污染,應采取消除污染措施(shi),如進行酸洗、鈍化處理等。參見本(ben)書第(di)七章第(di)六節(jie)的相(xiang)關內容(rong)。