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處理加熱溫度的合(he)理選(xuan)擇
在奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)材料(liao)標(biao)準(zhun)中,規定的(de)(de)固溶化加(jia)熱(re)溫(wen)度范圍較(jiao)寬,實際熱(re)處理生產時,可(ke)(ke)考慮鋼(gang)的(de)(de)具體成分、含量、使(shi)用環(huan)境、可(ke)(ke)能(neng)失效形式(shi)等因素,合理地選擇最(zui)佳加(jia)熱(re)溫(wen)度。但是(shi),要注意防止(zhi)固溶化加(jia)熱(re)溫(wen)度太(tai)高,因為固溶化處理加(jia)熱(re)溫(wen)度太(tai)高,可(ke)(ke)能(neng)使(shi)經(jing)過鍛軋(ya)已經(jing)細(xi)化晶粒的(de)(de)材料(liao)晶粒長大,見圖(tu)3-23和圖(tu)3-24。
晶粒的粗化會引起一些(xie)不良后果。
1. 晶間腐蝕敏感性(xing)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,這就引起對晶間腐蝕的敏感性增強了,見圖3-25。
2. 降(jiang)低冷加工(gong)質量
奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)在常溫條(tiao)件下(xia)受力變形(xing)時,由于晶(jing)界與晶(jing)粒位向(xiang)不同(tong),各個(ge)晶(jing)粒之(zhi)間,一個(ge)晶(jing)粒的心部與晶(jing)界處(chu)之(zhi)間,變形(xing)量是(shi)不同(tong)的,晶(jing)粒越(yue)粗,則(ze)這種變形(xing)量的不均(jun)勻性(xing)越(yue)強,結果使奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)冷(leng)加(jia)工表面(mian)質量變壞,特(te)別是(shi)對奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)薄板深(shen)沖加(jia)工時會(hui)有更大的影響(xiang)。
3. 引(yin)起強度下降
奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)因固溶溫度超高,引(yin)起晶粒粗大后,對機械性能(neng)的影響雖然不(bu)(bu)如高鉻(ge)鐵素體不(bu)(bu)銹鋼(gang)明顯,但也有使強度下(xia)降的趨(qu)勢,見表(biao)3-6。
奧氏體不(bu)銹鋼固(gu)溶化(hua)加熱溫度過高的(de)(de)另(ling)一個影響是能引起(qi)δ鐵素體含量增(zeng)加,這(zhe)不(bu)僅使奧氏體不(bu)銹鋼熱加工性能變壞,也會引起(qi)組織中鉻(ge)分布的(de)(de)不(bu)平衡,甚至局部區域貧鉻(ge),使鋼的(de)(de)晶間腐蝕(shi)敏感性增(zeng)強(qiang)。
所(suo)以(yi),奧氏體(ti)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(dui)固溶狀態性能的影響
含穩(wen)定化元素的奧氏體(ti)不(bu)銹鋼,固(gu)溶(rong)化熱(re)處理(li)后再經(jing)穩(wen)定化處理(li)時,會使機(ji)械(xie)性能(neng)有下(xia)降的趨勢。強(qiang)度和塑性、韌性均有這個現象。
強(qiang)(qiang)度(du)下(xia)降的(de)原因,可能是穩定(ding)化處理時,強(qiang)(qiang)碳(tan)化物形成元(yuan)素(su)鈦與更多的(de)碳(tan)結合成TiC,減少了碳(tan)在奧氏體(ti)固溶體(ti)中(zhong)的(de)強(qiang)(qiang)化程(cheng)度(du),并(bing)且,TiC在加(jia)熱保溫過程(cheng)中(zhong)也(ye)會集(ji)聚(ju)長大,這也(ye)會對強(qiang)(qiang)度(du)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(chu)理加熱(re)溫度(du)不(bu)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)23C6 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(yi)多(duo)次進行固溶(rong)化處理
在重(zhong)要產品的(de)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼零件生(sheng)產時,都明確規(gui)定(ding)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼經(jing)一次(ci)(ci)固溶化處(chu)理后,如因某些原因需要重(zhong)新固溶化處(chu)理,則(ze)只允(yun)許(xu)進行一次(ci)(ci),即總共固溶化處(chu)理次(ci)(ci)數不(bu)能(neng)超過(guo)兩(liang)次(ci)(ci)。其原因也是(shi)重(zhong)復、多次(ci)(ci)固溶加熱,會引(yin)起(qi)晶(jing)粒長大,給(gei)材料性能(neng)帶(dai)來不(bu)利影響。
五(wu)、奧氏體不銹鋼的污染及其預(yu)防(fang)
奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)具有優良(liang)的(de)性(xing)能和特點(dian),使其(qi)越來越受到重(zhong)視和應(ying)用(yong)(yong),特別(bie)是在(zai)(zai)核電設備的(de)制(zhi)造(zao)生(sheng)產中,更是被應(ying)用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)重(zhong)要(yao)、關鍵的(de)零(ling)部(bu)(bu)(bu)件。制(zhi)造(zao)這(zhe)(zhe)些零(ling)部(bu)(bu)(bu)件選用(yong)(yong)的(de)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),不(bu)僅對(dui)(dui)(dui)其(qi)成分、顯(xian)微組織、雜(za)質元素有嚴(yan)格(ge)的(de)控制(zhi),對(dui)(dui)(dui)力學性(xing)能、耐腐蝕性(xing)能、物理(li)性(xing)能有高標準的(de)規定,對(dui)(dui)(dui)表(biao)面缺(que)陷、內部(bu)(bu)(bu)缺(que)陷的(de)檢驗和評定有特殊的(de)要(yao)求(qiu)(qiu),也對(dui)(dui)(dui)加工、生(sheng)產、制(zhi)造(zao)、包裝(zhuang)、運輸過程(cheng)提(ti)出了明確的(de)限(xian)制(zhi)條件。這(zhe)(zhe)體(ti)現在(zai)(zai)對(dui)(dui)(dui)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)清潔(jie)度和防污(wu)染的(de)要(yao)求(qiu)(qiu),以(yi)絕對(dui)(dui)(dui)保證奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)安全使用(yong)(yong)。
1. 奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)的污染(ran)源(yuan)和污染(ran)物(wu)
為(wei)了(le)保證(zheng)奧氏體(ti)不銹鋼的(de)清潔和(he)不被污染,在(zai)自(zi)始至終的(de)全(quan)過(guo)程中要遠(yuan)離(li)和(he)禁止接(jie)觸(chu)下列可(ke)能引起(qi)污染的(de)材料。
(1) 高碳材料,包(bao)括碳鋼(gang)(gang),鐵素體(ti)鋼(gang)(gang)和馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)。
(2) 可(ke)釋放出氯化(hua)物(wu)、氟化(hua)物(wu)的物(wu)品。
(3) 含氯0.25%以上(shang)的材料(liao),如某些塑料(liao)、橡膠、石棉。
(4) 含鹵素25ppm以上的水(shui)或其他(ta)介質。
(5) 硫及硫化物。
(6) 低熔點元(yuan)素(su)(su)及其化合物(wu),如Pb、Hg、P、Zn、Cd、Sn、Sb、Bi、As、Cu及稀土元(yuan)素(su)(su)Ce、La等(deng)。
(7) 熱處理和焊(han)接過程中容(rong)易(yi)在材料上形成(cheng)合金(jin)和沉淀物的物品(pin)。
(8) 亞硝(xiao)酸鹽。
(9) 鉻酸(suan)鹽、磷酸(suan)鹽。
(10) 增(zeng)碳(tan)或增(zeng)硫的液體、氣(qi)體介質(含熱處(chu)理加熱爐氣(qi))。
2. 熱(re)處(chu)理及(ji)與熱(re)處(chu)理相關工序的(de)防(fang)污染措施
(1) 熱(re)處(chu)理(包括(kuo)其他熱(re)加工(gong))加熱(re)時的爐(lu)內(nei)氣(qi)氛應是中性或(huo)弱(ruo)氧化(hua)性氣(qi)氛和(he)低硫(liu)氣(qi)氛,最好(hao)采用真空熱(re)處(chu)理和(he)保護氣(qi)氛熱(re)處(chu)理。
在(zai)還原(yuan)性,能增(zeng)碳和(he)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(jie)果可能引起奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼表面(mian)脆化和(he)降低(di)耐腐蝕性能。
在強氧化(hua)性氣氛中加(jia)熱(re),會使(shi)奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)表面(mian)合金元素氧化(hua),降低鋼(gang)的表面(mian)質量(liang)和耐腐(fu)蝕(shi)性。
(2) 熱處(chu)理時采用的工裝,掛(gua)具等應用同材(cai)質材(cai)料(liao)制(zhi)造,或(huo)者(zhe)采用合格的材(cai)料(liao)將工件與(yu)工裝、掛(gua)具隔(ge)離,以防止奧氏(shi)體不銹鋼與(yu)其接(jie)觸處(chu)受(shou)污染,從而(er)降低表(biao)面質量和(he)耐腐(fu)蝕性。
(3) 不銹鋼制造的(de)全(quan)過程要防止與(yu)有污染(ran)可能的(de)固體、液體、氣(qi)體相接觸(chu)(特殊(shu)工序采(cai)用的(de)介(jie)質除外)。
(4) 奧氏(shi)體不銹鋼(gang)制品在(zai)包(bao)裝、運輸(shu)過程中也應防(fang)止與可污(wu)染(ran)物接觸。
(5) 一旦受到污染(ran),應采取消除污染(ran)措施,如進(jin)行酸洗、鈍化處(chu)理等。參見(jian)本書第(di)七章(zhang)第(di)六節的相關內容。