奧氏體不銹鋼熱處理
2023-02-09 16:51:39
作者：熱處理生態(tài)圈 來(lái)源：熱處理生態(tài)圈
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隨著冶金技術(shù)的發(fā)展，各類優(yōu)質(zhì)不銹鋼不斷出現(xiàn)。盡管冶金行業(yè)可以不斷研發(fā)優(yōu)質(zhì)鋼種，但是需要正確的熱處理才能更好的發(fā)揮不銹鋼的功能。
不同鋼種的不銹鋼加熱冷卻過(guò)程中，基體組織轉(zhuǎn)變不同，碳、氮化物以及金屬間化合物生成轉(zhuǎn)變不同，對(duì)不銹鋼的性能影響不同。因此，在不銹鋼熱處理過(guò)程中應(yīng)根據(jù)鋼種和使用目的選擇合適的熱處理工藝。
奧氏體不銹鋼熱處理
1. 奧氏體不銹鋼熱處理目的
奧氏體不銹鋼基體組織為奧氏體，在加熱和冷卻過(guò)程中不發(fā)生馬氏體相變，沒有淬硬性。
奧氏體熱處理的目的是提高耐蝕性，消除第二相帶來(lái)的不利影響，消除應(yīng)力，或使已經(jīng)加工硬化的材料得到軟化。
2. 基礎(chǔ)理論
(1)析出物生成溫度
(2)合金碳化物的析出與溶解
1) 碳溶解度
304(18Cr-8Ni)，1200℃碳的溶解度0.34%，1000 ℃碳的溶解度0.18%。600 ℃碳的溶解度0.03% 。
304碳含量不大于0.08%，1000 ℃以上碳固溶于奧氏體中，由于碳原子半徑小，所以溫度降低時(shí)碳原子沿著晶界析出。
18Cr-8Ni
2)晶間貧鉻
碳溶解度：溫度降低，溶解度降低。
碳原子半徑：原子半徑小，溶解度降低，沿晶界析出。
穩(wěn)定性：析出碳原子不穩(wěn)定，與Cr、Fe生產(chǎn)穩(wěn)定的Cr23C6或(FeCr)23C6 。
原子擴(kuò)散速率 ：碳原子半徑小，擴(kuò)散速率較大。鉻原子半徑大，擴(kuò)散速率較小。
(3)σ相
1）產(chǎn)生條件
620~840 ℃溫區(qū)，長(zhǎng)時(shí)間加熱
加入鐵素體形成元素，如Ti、Nd等。
采用形成鐵素體形成元素高的焊條焊縫中。
以Mn、N代Ni的奧氏體中。
2）不利影響
降低塑性，特別是沖擊韌性。
σ相是富金屬間化合物，形成時(shí)易導(dǎo)致晶間腐蝕，Cl-介質(zhì)中點(diǎn)蝕。
(4)δ-鐵素體
1）產(chǎn)生條件
鑄造的鉻-鎳奧氏體不銹鋼，鑄態(tài)化學(xué)成份不均勻，鐵素體形成元素偏聚區(qū)。
一些奧氏體不銹鋼的焊縫組織中。
2）有利影響
含5-20%δ-鐵素體，減少晶間腐蝕。
提高屈服強(qiáng)度。
在低應(yīng)力條件下可降低應(yīng)力腐蝕的敏感性。
焊接時(shí)，減少焊接熱裂紋形成的可能性
3）不利影響
壓力加工時(shí)易形成裂紋(兩種組織變形能力不同)。
3.熱處理工藝
(1) 固溶化處理
1) 固溶化處理溫度：950-1150℃
2) 保溫時(shí)間：比一般合金鋼長(zhǎng)20-30%。
3) 冷卻：碳化物形成溫度區(qū)間(450-850℃)需快冷；
冷卻方式有以下原則：
鉻含量大于22%，且鎳含量較高；
碳含量大于0.08%；
碳含量不大于0.08%但有效尺寸大于3mm的不銹鋼，選用水冷。
碳含量不大于0.08%，有效尺寸小于3mm的不銹鋼，選用風(fēng)冷。
有效尺寸小于0.5mm的薄件可空冷。
(2) 安定化處理
安定化處理是含Nd或Ti的奧氏體不銹鋼采用的熱處理方法。
1)安定化處理溫度：高于鉻的碳化物溶解溫度(450-870℃)低于或略高于TiC和NbC的溶解溫度（750-1120 ℃）。一般推薦為870-950 ℃。
2) 保溫時(shí)間：2-4小時(shí)(依工件形狀，合金元素等）。
厚度或直徑為25mm的保溫時(shí)間2小時(shí)，超過(guò)的加計(jì)1小時(shí)。
3) 冷卻：較小的冷卻速度，如空冷或爐冷。
(3) 去應(yīng)力退火
1)奧氏體不銹鋼的去應(yīng)力退火工藝，應(yīng)根據(jù)奧氏體不銹鋼的材質(zhì)、使用環(huán)境、消除應(yīng)力的目的及工件形狀尺寸等情況選擇。
2)去應(yīng)力退火的目的
去除殘余應(yīng)力，降低應(yīng)力腐蝕破裂。
保證工件最終尺寸的穩(wěn)定性。
3) 應(yīng)力腐蝕破壞
4) 去應(yīng)力退火方法
說(shuō)明：表中方法順序?yàn)閮?yōu)先選擇順序
A：1010-1120℃加熱保溫后緩慢冷卻。
B：850-900℃加熱保溫后緩慢冷卻。
C：1010-1120℃加熱保溫后快速冷卻。
D：480-650 ℃加熱保溫后緩慢冷卻。
E：430-480 ℃加熱保溫后緩慢冷卻。
F：200-480 ℃加熱保溫后緩慢冷卻
保溫時(shí)間：按每25mm，保溫1-4h，較低溫度時(shí)采用較長(zhǎng)保溫時(shí)間。
注：
在較強(qiáng)應(yīng)力腐蝕環(huán)境工作，最好選用Ⅰ類鋼A處理，或Ⅱ類鋼B處理。
工件在制作過(guò)程中，產(chǎn)生敏化情況下應(yīng)用。
如果工件在最終加工后進(jìn)行C處理時(shí)，此時(shí)可采用A或B處理。
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