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(ao)氏(shi)體不銹鋼固溶化處理加熱溫度的合理選擇


 在奧氏體不銹鋼的材(cai)料(liao)標準中,規定(ding)的固溶化(hua)(hua)加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度范(fan)圍較寬,實(shi)際熱(re)(re)處理生產時,可(ke)(ke)考(kao)慮鋼的具體成分、含量、使(shi)(shi)用環境、可(ke)(ke)能失效形式等(deng)因(yin)素,合理地選擇(ze)最佳加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度。但是(shi),要注意防止固溶化(hua)(hua)加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度太高,因(yin)為固溶化(hua)(hua)處理加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度太高,可(ke)(ke)能使(shi)(shi)經(jing)過鍛軋已(yi)經(jing)細化(hua)(hua)晶粒的材(cai)料(liao)晶粒長(chang)大,見(jian)圖3-23和圖3-24。


圖 23.jpg


 晶粒的粗化會(hui)引(yin)起一些不(bu)良后(hou)果。


1. 晶間腐(fu)蝕敏(min)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. 降低冷加工質量


  奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)在常溫條件下受力變形時,由于晶(jing)界與晶(jing)粒(li)位向不(bu)(bu)(bu)同(tong),各個晶(jing)粒(li)之間,一(yi)個晶(jing)粒(li)的(de)心(xin)部(bu)與晶(jing)界處(chu)之間,變形量是(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de),晶(jing)粒(li)越粗,則這種(zhong)變形量的(de)不(bu)(bu)(bu)均勻性越強,結果使奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)冷加(jia)工(gong)表面質(zhi)量變壞,特(te)別(bie)是(shi)(shi)對奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)薄板(ban)深沖加(jia)工(gong)時會有更大的(de)影響。


3. 引起(qi)強度下降(jiang)


 奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)因固溶溫度(du)超高,引起晶(jing)粒粗大后(hou),對(dui)機械性能的影響雖然不(bu)如高鉻鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)明顯(xian),但也(ye)有使強(qiang)度(du)下(xia)降的趨勢,見表3-6。


表 6.jpg


 奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)固溶化(hua)加熱溫度過(guo)高的(de)另一(yi)個影響(xiang)是能引(yin)起(qi)δ鐵素體(ti)(ti)含量增加,這不僅(jin)使(shi)奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)熱加工性能變壞,也會引(yin)起(qi)組織中(zhong)鉻分布(bu)的(de)不平衡,甚至(zhi)局部區域貧鉻,使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)晶間腐蝕(shi)敏感性增強。


 所以,奧氏體不銹(xiu)鋼固(gu)溶(rong)化熱處理時,要適當控制加熱溫度。



二、穩定(ding)化處理對固(gu)溶(rong)狀態性能的(de)影響


 含穩定(ding)化(hua)(hua)元素(su)的(de)奧氏體不銹鋼,固溶(rong)化(hua)(hua)熱處理(li)后(hou)再經穩定(ding)化(hua)(hua)處理(li)時(shi),會使機械性(xing)能有(you)下降(jiang)的(de)趨勢。強(qiang)度和塑(su)性(xing)、韌性(xing)均有(you)這個(ge)現象。


 強(qiang)度(du)下(xia)降的原因,可能(neng)是穩定化(hua)處理時,強(qiang)碳(tan)化(hua)物(wu)形成元素鈦與更多(duo)的碳(tan)結合(he)成TiC,減少了碳(tan)在(zai)奧氏體固溶體中的強(qiang)化(hua)程(cheng)度(du),并且,TiC在(zai)加熱保(bao)溫過程(cheng)中也(ye)會集聚長大,這(zhe)也(ye)會對(dui)強(qiang)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、穩定化(hua)處(chu)理加熱(re)溫度(du)不(bu)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次進行固(gu)溶(rong)化處理


 在重(zhong)(zhong)要(yao)產品的奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼零件生產時,都明確規(gui)定奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼經(jing)一次(ci)(ci)固(gu)溶(rong)化處理(li)后,如因某(mou)些原因需(xu)要(yao)重(zhong)(zhong)新(xin)固(gu)溶(rong)化處理(li),則(ze)只允許進行一次(ci)(ci),即總共固(gu)溶(rong)化處理(li)次(ci)(ci)數(shu)不能(neng)超過兩(liang)次(ci)(ci)。其原因也是重(zhong)(zhong)復、多次(ci)(ci)固(gu)溶(rong)加熱(re),會引起晶粒長大,給材料性(xing)能(neng)帶來不利(li)影(ying)響。



五、奧氏體不銹鋼的污染及其預(yu)防


奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)優良的(de)(de)(de)性能(neng)和(he)特(te)(te)點,使(shi)其越(yue)(yue)來越(yue)(yue)受到重視和(he)應(ying)用(yong),特(te)(te)別(bie)是在核電(dian)設(she)備的(de)(de)(de)制(zhi)造生(sheng)產中,更是被應(ying)用(yong)于制(zhi)造重要、關鍵的(de)(de)(de)零(ling)部件。制(zhi)造這(zhe)些(xie)零(ling)部件選(xuan)用(yong)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang),不僅對(dui)其成分、顯微組織、雜質元素有(you)嚴格的(de)(de)(de)控制(zhi),對(dui)力(li)學(xue)性能(neng)、耐(nai)腐(fu)蝕性能(neng)、物理(li)性能(neng)有(you)高標準的(de)(de)(de)規定(ding),對(dui)表面缺陷(xian)、內部缺陷(xian)的(de)(de)(de)檢驗和(he)評(ping)定(ding)有(you)特(te)(te)殊(shu)的(de)(de)(de)要求(qiu),也對(dui)加工、生(sheng)產、制(zhi)造、包裝、運(yun)輸過程提出了明(ming)確(que)的(de)(de)(de)限制(zhi)條件。這(zhe)體(ti)現在對(dui)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)清(qing)潔度和(he)防污(wu)染的(de)(de)(de)要求(qiu),以絕對(dui)保證奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)安全使(shi)用(yong)。


 1. 奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)的污染(ran)源和污染(ran)物


 為了保證奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼的(de)清潔和不被污染,在自始至終(zhong)的(de)全過程中(zhong)要遠離(li)和禁止接(jie)觸下列可(ke)能引起(qi)污染的(de)材料。


(1) 高碳材料,包括碳鋼(gang)(gang)(gang),鐵素體鋼(gang)(gang)(gang)和馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。


(2) 可釋放(fang)出氯(lv)化(hua)物、氟化(hua)物的物品。


(3) 含氯0.25%以上的材料(liao),如某些塑料(liao)、橡膠(jiao)、石棉。


(4) 含鹵(lu)素25ppm以上的水或(huo)其他介(jie)質(zhi)。


(5) 硫及硫化物。


(6) 低(di)熔點(dian)元素(su)及(ji)其化合物,如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及(ji)稀土元素(su)Ce、La等。


(7) 熱處理(li)和(he)焊接過程中容(rong)易在材料上形成合金和(he)沉淀物(wu)的物(wu)品。


(8) 亞硝酸鹽(yan)。


(9) 鉻酸(suan)(suan)鹽、磷酸(suan)(suan)鹽。


(10) 增(zeng)碳或增(zeng)硫的液體、氣體介質(含(han)熱處理加熱爐(lu)氣)。


2. 熱處(chu)理及與熱處(chu)理相關工序(xu)的防污染措施


(1) 熱(re)處(chu)理(li)(包(bao)括其他熱(re)加工(gong))加熱(re)時的爐內氣(qi)(qi)氛(fen)(fen)應是(shi)中(zhong)性(xing)或弱氧(yang)化性(xing)氣(qi)(qi)氛(fen)(fen)和(he)低硫氣(qi)(qi)氛(fen)(fen),最好(hao)采用真空熱(re)處(chu)理(li)和(he)保護(hu)氣(qi)(qi)氛(fen)(fen)熱(re)處(chu)理(li)。


      在還原性,能增(zeng)碳(tan)和增(zeng)硫的(de)氣氛中加熱會(hui)使(shi)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼表面(mian)增(zeng)碳(tan)、增(zeng)硫,結果可能引起奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼表面(mian)脆化(hua)和降(jiang)低耐腐蝕性能。


      在(zai)強氧(yang)化性氣氛(fen)中加熱,會使奧氏體不銹鋼(gang)(gang)表(biao)面合金(jin)元(yuan)素(su)氧(yang)化,降(jiang)低鋼(gang)(gang)的表(biao)面質(zhi)量和耐(nai)腐蝕性。


(2) 熱處理時采用的(de)(de)工裝(zhuang),掛(gua)具等(deng)應用同材(cai)質材(cai)料(liao)制造(zao),或者采用合格的(de)(de)材(cai)料(liao)將工件與(yu)(yu)工裝(zhuang)、掛(gua)具隔離,以(yi)防止(zhi)奧氏(shi)體不銹鋼與(yu)(yu)其接(jie)觸處受污(wu)染,從而降(jiang)低表(biao)面質量和耐腐蝕性。


(3) 不銹鋼制造的(de)(de)全過(guo)程要防(fang)止與有污染可(ke)能的(de)(de)固體、液(ye)體、氣體相(xiang)接觸(特(te)殊工序(xu)采(cai)用的(de)(de)介(jie)質除外)。


(4) 奧氏體不(bu)銹鋼制品在包裝、運輸過程中(zhong)也應防止與可污染物接觸(chu)。


(5) 一旦(dan)受到污(wu)染,應采取消除(chu)污(wu)染措施,如進行酸洗、鈍化處理等。參見本書(shu)第七章第六節的(de)相關內容。