依據化學成分、熱處理目的的不同,奧氏體不銹鋼常采用的熱處理方式有固溶化處理、穩定化退火處理、消除應力處理以及敏化處理等。
1 固溶化處理
奧氏體不銹鋼固溶化處理就是將鋼加熱到過剩相充分溶解到固溶體中的某一溫度,保持一定時間之后快速冷卻的工藝方法。奧氏體不銹鋼固溶化熱處理的目的是要把在以前各加工工序中產生或析出的合金碳化物,如(FeCr)23C6等以及σ相重新溶解到奧氏體中,獲取單一的奧氏體組織(有的可能存在少量的δ鐵素體),以保證材料有良好的機械性能和耐腐蝕性能,充分地消除應力和冷作硬化現象。固溶化處理適合任何成分和牌號的奧氏體不銹鋼。
2 穩定化退火
穩定化退火是對含穩定化元素鈦或鈮的奧氏體不銹鋼采用的熱處理方法。采用這種方法的目的是利用鈦、鈮與碳的強結合特性,穩定碳,使其盡量不與鉻結合,最終達到穩定鉻的目的,提高鉻在奧氏體中的穩定性,避免從晶界析出,確保材料的耐腐蝕性。
奧氏體不銹鋼穩定化處理的冷卻方式和冷卻速度對穩定化效果沒有多大影響,所以,為了防止形狀復雜工件的變形或為保證工件的應力最小,可采用較小的冷卻速度,如空冷或爐冷。
3 消除應力處理
確定奧氏體不銹鋼消除應力處理工藝方法,應根據材質類型、使用環境、消除應力目的及工件形狀尺寸等情況,注意掌握一些原則。
去除加工過程中產生的應力或去除加工后的殘留應力。可采用固溶化處理加熱溫度并快冷,I類、II類奧氏體不銹鋼可采用較緩慢的冷卻入式。為保證工件最終尺寸的穩定性。可采用低的加熱溫度和緩慢的冷卻速度。為消除很大的殘留應力。消除在工作環境中可能產生新應力的工件的殘余應力或為消除大截面焊接件的焊接應力,應采用因溶化加熱溫度,III類奧氏體不銹鋼必須快冷。這種情況最好選用I類或II類奧氏體不銹鋼,加熱后緩慢冷卻,消除應力的效果更好。為消除只能采用局部加熱方式工件的殘留應力。應采取低溫度加熱并緩慢冷卻的方式。
4 敏化處理
敏化處理實際上不屬于奧氏體不銹鋼或其制品在生產制造過程中應該采用的熱處理方法。而是作為在檢驗奧氏體不銹鋼抗晶間腐蝕能力進行試驗時所采用的一個程序。
敏化處理實質上是使奧氏體不銹鋼對晶間腐蝕更敏感化的處理。對—些特殊使用場合,為更嚴格地考核材料的抗晶間腐蝕能力,在某些標準中,對奧氏體盡銹鈉的敏化制度規定得更為苛刻,依據工件將來使用的溫度及材料的含碳里以及是否含鉗元素等因素而采用不同的敏化制度。有的還對敏化處理的升、降溫速度加以控制。所以,在判定奧氏體不銹鋼晶間腐蝕傾向性大小時,應注意采用的敏化制度。
5 奧氏體不銹鋼的冷加工強化及去應力處理
奧氏體不銹鋼不能用熱處理方法強化,但可以通過冷加工變形得以強化(冷作硬化、形變強化),會使強度提高、塑性下降。奧氏體不銹鋼或制品(彈簧,螺栓等)經冷加工變形強化后,存在較大的加工應力,這種應力的存在導致在應力腐蝕環境中使用時,增加了應力腐蝕的敏感性,影響尺小的穩定性。為減小應力,可采用去應力處理。—般是加熱到280℃～400℃保持2h～3h后空冷或緩冷。去應力處理不僅可減少制件的應力,還會在延伸率無大改變的情況下,使硬度強度及彈性極限得到提高。
首先要注意奧氏體不銹鋼固溶化處理加熱溫度的合理選擇,在奧氏體不銹鈉的材料標準中,規定的固溶化加熱溫度范圍較寬,實際熱處理生產時,可考慮鋼的具體成分、含量、使用環境、可能失效形式等因素,合理地選擇最佳加熱溫度。但是,要注意防止因溶化加熱溫度太高,因為固溶化處理加熱溫度太高,可能使經過鍛軋已經細化晶粒的材料晶粒長大。晶粒的粗化會引起一些不良后果。
其次應注意穩定化處理對固溶狀態性能的影響,含穩定化元素的奧氏體不銹鋼,固溶化熱處理后再經穩定化處理時,會使機械性能有下降的趨勢。強度和塑性、韌性均有這個現象。強度下降的原因,可能是穩定化處理時,強碳化物形成元素鈦與更多的碳結合成TiC,減少了碳在奧氏體固溶體中的強化程度,并且,TiC在加熱保溫過程中也會集聚長大,這也會對強度產生影響。
第三,穩定化處理加熱溫度不宜過高,一般是選擇在850℃～930℃之間。奧氏體不繡鋼不宜多次進行固溶化處理,因為多次固溶加熱,會引起晶粒長大,結材料性能帶來不利影響。同時,加工過程中要注意污染,一旦受到污染,應采取消除污染措施。
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