奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性和抗氧化性,并具有高的塑性和良好的焊接性。奧氏(shi)體不銹鋼在航空、汽車、造船、化工、醫療器械以及人民日常生活中得到了廣泛的應用,并且由于這類鋼無磁性,因此在儀表、儀器工業中應用得也很廣泛。
但是(shi)(shi)奧氏體不(bu)銹鋼在加(jia)熱和(he)冷(leng)卻(que)時不(bu)發生α→y固(gu)態相變,因此不(bu)能通過熱處理(li)來(lai)達到強化(hua)的目的,只能通過冷(leng)變形加(jia)工(gong)來(lai)提高鋼的強度(du)。但是(shi)(shi)這種提高強度(du)的方(fang)法,只能用于(yu)工(gong)作溫(wen)度(du)不(bu)高的零(ling)件,否則(ze)其強度(du)將因高溫(wen)加(jia)熱而迅速(su)降低。
奧氏體不銹鋼的熱(re)處理方式有以(yi)下三種(zhong):
1. 去應力退(tui)火
為了消除加工后的殘留(liu)應力,可加熱到(dao)300~350℃,保溫1~2h,空冷。
消除(chu)焊接(jie)應力時一(yi)般采用700~900℃退火,保溫1~3h,空冷。溫度(du)越高(gao),焊接(jie)應力消除(chu)得越迅速越徹底,而其軟化效果也越大。
用來消(xiao)除冷作硬化的退火,其溫度為750~850℃,保(bao)溫時(shi)間為1~3h,快冷。
2. 固(gu)溶(rong)處理(li)
為使奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)物及其(qi)他(ta)化(hua)(hua)合物(σ相分解物)充分溶(rong)入(ru)奧(ao)氏(shi)體(ti),然后快速(su)冷卻到室(shi)溫,以獲得單相奧(ao)氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)工(gong)藝方法叫(jiao)固(gu)溶(rong)處(chu)理。其(qi)工(gong)藝與淬火工(gong)藝相似,只是(shi)鋼(gang)(gang)中(zhong)不發生相變,處(chu)理的(de)(de)(de)室(shi)溫組織是(shi)過飽和的(de)(de)(de)y-Fe固(gu)溶(rong)體(ti)。固(gu)溶(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)提高奧(ao)氏(shi)體(ti)型不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐蝕性和抗高溫氧化(hua)(hua)性,也可以消除冷作硬(ying)化(hua)(hua)。
固溶(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)都較(jiao)高,一(yi)般(ban)(ban)為(wei)(wei)1000~1100℃,含碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)量高時取上(shang)限溫(wen)(wen)(wen)度(du),含碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)量低(di)(di)時取下(xia)限溫(wen)(wen)(wen)度(du)。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼應在(zai)(zai)中(zhong)性或弱氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氣氛中(zhong)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re),為(wei)(wei)此(ci)常采用空(kong)氣爐為(wei)(wei)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)設備并以(yi)氨分解(jie)氣等(deng)作為(wei)(wei)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)介質(zhi)。氯化(hua)(hua)鹽會(hui)使(shi)鋼遭受腐蝕(shi),故不(bu)(bu)(bu)宜用鹽浴加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re),在(zai)(zai)有(you)條件的(de)(de)(de)(de)(de)地方最(zui)好采用真空(kong)爐加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)。在(zai)(zai)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼時,既應阻止鋼的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面氧(yang)(yang)化(hua)(hua),也應防(fang)(fang)止鋼的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面增碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan),因為(wei)(wei)增碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)結果會(hui)使(shi)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)晶間(jian)腐蝕(shi)傾向(xiang)增大(da)(da)。一(yi)般(ban)(ban)來說,加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)越高,碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)(de)(de)固溶(rong)速(su)度(du)越快,如06Cr9Ni10鋼的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物在(zai)(zai)1000℃固溶(rong)需(xu)要10min,在(zai)(zai)1065℃固溶(rong)需(xu)要3min,在(zai)(zai)1176℃固溶(rong)需(xu)要1.5min。從(cong)這個角度(du)來講,加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)越高越好,但加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)偏高又(you)會(hui)引起晶粒(li)(li)過分長大(da)(da),氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鐵皮增厚(hou)(hou)。因為(wei)(wei)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼無法通(tong)過相變來細(xi)化(hua)(hua)晶粒(li)(li),如果晶粒(li)(li)過大(da)(da)會(hui)使(shi)材料的(de)(de)(de)(de)(de)抗拉強度(du)明顯(xian)下(xia)降。為(wei)(wei)保(bao)證加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)質(zhi)量,固溶(rong)處(chu)理(li)前必須(xu)將奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼零件表(biao)面清洗(xi)干凈(jing)。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼在(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)時的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)導(dao)率較(jiao)低(di)(di),升(sheng)到高溫(wen)(wen)(wen)后(700~800℃)熱(re)(re)(re)(re)導(dao)率才有(you)所(suo)提高,因此(ci)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼零件在(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)時,為(wei)(wei)保(bao)持零件內外(wai)均衡加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re),加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)速(su)度(du)要緩(huan)慢,對于斷面較(jiao)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼零件要預熱(re)(re)(re)(re)到700~800℃等(deng)溫(wen)(wen)(wen)到一(yi)定時間(jian),再快速(su)升(sheng)溫(wen)(wen)(wen)。在(zai)(zai)固溶(rong)溫(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)溫(wen)(wen)(wen)時間(jian)不(bu)(bu)(bu)宜過長,一(yi)般(ban)(ban)按材料的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效厚(hou)(hou)度(du)計算,一(yi)般(ban)(ban)每毫米(mi)保(bao)溫(wen)(wen)(wen)1min。為(wei)(wei)防(fang)(fang)止碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物從(cong)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)析出(chu),加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)保(bao)溫(wen)(wen)(wen)后應在(zai)(zai)水中(zhong)快速(su)冷卻,對于厚(hou)(hou)度(du)不(bu)(bu)(bu)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)件,為(wei)(wei)防(fang)(fang)止變形,可以(yi)空(kong)冷。
3. 穩定(ding)化處理(li)
對于含鈦(tai)、鈮的(de)穩(wen)定(ding)型鉻、鎳奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang),可以(yi)采用穩(wen)定(ding)化處(chu)理,以(yi)提高鋼(gang)在(zai)450~900℃溫(wen)度范圍內、并在(zai)強烈腐(fu)蝕介質中(zhong)(zhong)工作(zuo)時(shi)的(de)耐蝕性。穩(wen)定(ding)化處(chu)理是在(zai)固溶(rong)處(chu)理以(yi)后進(jin)行,穩(wen)定(ding)化處(chu)理工藝是將鋼(gang)加熱到850~900℃,保溫(wen)2~4h,然后在(zai)水(shui)中(zhong)(zhong)或空(kong)氣中(zhong)(zhong)冷卻。
這是因為鋼中加入鈦和鈮可消除晶間腐蝕,但它們的效果必須通過穩定化處理才能得到保證。單純的固溶處理使鉻的碳化物全部溶入奧氏體中,鈦和鈮的碳化物則部分溶入奧氏體中,如經400~800℃加熱,溶入奧氏體中的碳大部分以Cr23C6的形式析出,鈦和鈮的固定作用不能有效地發揮,晶間腐蝕仍會發生。如果將穩定化溫度提高到高于Cr23C6的溶解溫度,且又是碳化鈦(或碳化鈮)強烈析出的溫度(850~900℃),保溫2~4h,就能夠形成穩定的碳化鈦(或碳化鈮),從而防止奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。