依據化學成分、熱處理目的的不同,奧氏體不銹(xiu)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。
一、固溶化(hua)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(gu)溶(rong)化處理(li)適(shi)合任何成分和牌號的奧氏體不銹鋼。
1. 固溶化處理加熱溫度的選(xuan)擇(ze)
奧(ao)氏(shi)體系(xi)列的不(bu)銹鋼雖然化(hua)學成分、種類不(bu)同,但固溶化(hua)處理加熱溫度的差別不(bu)大。常見牌(pai)號奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼固溶化(hua)加熱推薦(jian)溫度范圍(wei)見表3-2.
奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)含鉻碳化(hua)(hua)物(wu)(wu)和σ相的(de)(de)(de)(de)分解(jie)(jie)(jie)、固(gu)(gu)溶(rong)(rong)是(shi)隨加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)高而(er)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)(zai)實際加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)條件下,850℃左右碳化(hua)(hua)物(wu)(wu)即(ji)開始分解(jie)(jie)(jie)、固(gu)(gu)溶(rong)(rong),但在(zai)(zai)(zai)這個溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)需(xu)(xu)要長時(shi)間(jian)保溫(wen)(wen)(wen)。提高加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du),可減少保溫(wen)(wen)(wen)時(shi)間(jian),即(ji)可使(shi)(shi)碳化(hua)(hua)物(wu)(wu)充分分解(jie)(jie)(jie)和固(gu)(gu)溶(rong)(rong)。有(you)資料報道(dao),0Cr18Ni9鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)物(wu)(wu)溶(rong)(rong)入奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)中,在(zai)(zai)(zai)1000℃需(xu)(xu)要10min,在(zai)(zai)(zai)1065℃需(xu)(xu)要3min,在(zai)(zai)(zai)1176℃只需(xu)(xu)要1.5min.當(dang)(dang)然(ran),加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)太高會(hui)(hui)帶(dai)來其他的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)利作用。所以,0Cr18Ni9、1Cr18Ni9奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)生產中,固(gu)(gu)溶(rong)(rong)化(hua)(hua)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)采(cai)用1050℃左右是(shi)適宜的(de)(de)(de)(de);含鉬(mu)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),因鉬(mu)會(hui)(hui)降低(di)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)擴散(san)速度(du)(du)(du)(du),其固(gu)(gu)溶(rong)(rong)化(hua)(hua)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)可提高一些,如采(cai)用1080℃左右;含穩(wen)定化(hua)(hua)元素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),如果采(cai)用較高的(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du),會(hui)(hui)使(shi)(shi)鈦(tai)或鈮的(de)(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)物(wu)(wu)過度(du)(du)(du)(du)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)而(er)不(bu)(bu)(bu)利于(yu)發揮穩(wen)定化(hua)(hua)元素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)作用,所以,含穩(wen)定化(hua)(hua)元素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)化(hua)(hua)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)可低(di)一些,如1000℃左右即(ji)可;奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)成分中,當(dang)(dang)形成鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)元素(su)(su)(以鉻當(dang)(dang)量計)和形成奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)元素(su)(su)(以鎳當(dang)(dang)量計)的(de)(de)(de)(de)比例(li)在(zai)(zai)(zai)Schaeffler圖(tu)(圖(tu)1-1)上位置接近出現鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)區界時(shi),此(ci)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)化(hua)(hua)處(chu)理加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)宜取較低(di)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du);鑄造奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),因其組織成分不(bu)(bu)(bu)均勻性強,為(wei)保證固(gu)(gu)溶(rong)(rong)化(hua)(hua)處(chu)理效(xiao)果,固(gu)(gu)溶(rong)(rong)化(hua)(hua)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)比同牌號的(de)(de)(de)(de)鍛材、軋材要偏高。
2. 加熱保溫(wen)時間
奧(ao)氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)含有大量的(de)(de)合金元素(su),鉻的(de)(de)碳化(hua)物溶(rong)(rong)解固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)速度較慢,鋼(gang)(gang)的(de)(de)導(dao)熱(re)率低,所以,奧(ao)氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)化(hua)處理的(de)(de)加熱(re)保溫(wen)時間(jian)比一般合金鋼(gang)(gang)要加長20%~30%.以保證內部均溫(wen)和鉻及碳化(hua)物的(de)(de)充分(fen)固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)。
3. 固溶化處理的冷卻(que)
經固(gu)溶(rong)加熱、保溫的(de)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼在冷(leng)卻時,如果冷(leng)卻速度不足,則(ze)已固(gu)溶(rong)于奧(ao)氏體中的(de)合金(jin)碳(tan)化(hua)物或σ相(xiang)還(huan)可能析出,所以,固(gu)溶(rong)化(hua)處理的(de)冷(leng)卻速度很重要(yao)。
從理論(lun)上講,固(gu)溶(rong)化(hua)冷(leng)卻(que)速度(du)越快越好,但(dan)在(zai)具體(ti)生產(chan)中(zhong)(zhong)會存在(zai)零件變形和殘留應力的(de)問題。在(zai)我(wo)國和其(qi)他一(yi)些(xie)國家的(de)標(biao)準中(zhong)(zhong),將奧氏體(ti)不銹鋼(gang)的(de)冷(leng)卻(que)方式標(biao)注(zhu)為“快冷(leng)”,在(zai)許多情況下,對“快冷(leng)”的(de)理解可能(neng)不同,“快”的(de)程度(du)不好界定。
綜(zong)合不(bu)同文獻資(zi)料(liao)介紹(shao)的情況,奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼固(gu)溶化(hua)冷卻方式可(ke)按以下原(yuan)則掌握。
含鉻量(liang)大于22%,且含鎳(nie)較高的奧(ao)氏體不銹鋼(gang);含碳量(liang)大于0.08%的奧(ao)氏體不銹鋼(gang);含碳量(liang)小于或等于0.08%,但有效(xiao)尺寸大于3mm的奧(ao)氏體不銹鋼(gang),應(ying)選水冷。
含碳量小于(yu)(yu)或等于(yu)(yu)0.08%,但(dan)有效尺(chi)寸小于(yu)(yu)3mm的(de)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang),可(ke)用風冷(leng)。
有(you)效尺寸為0.5mm以下(xia)的薄板件可空冷。
截(jie)面(mian)(mian)尺寸大的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼零部件(jian)毛坯即(ji)使水冷(leng)(leng),其心部或接(jie)近心部處(chu)(chu)的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)卻速度(du)也未必滿足(zu)要(yao)求,一旦加(jia)工成零件(jian)后(hou),這部分(fen)成為接(jie)觸(chu)介(jie)質的(de)(de)(de)表面(mian)(mian),就會(hui)影響(xiang)該(gai)部分(fen)的(de)(de)(de)耐腐蝕性(xing)能,在(zai)這種情況(kuang)下,可先加(jia)工,使工作面(mian)(mian)能盡量(liang)地接(jie)近固溶(rong)化冷(leng)(leng)卻介(jie)質,保(bao)證較快(kuai)地冷(leng)(leng)卻。或者選用(yong)含穩定化元素的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼,并在(zai)固溶(rong)化處(chu)(chu)理(li)后(hou)進行(xing)穩定化退火處(chu)(chu)理(li)。
二、穩定化退火
穩定化退火是(shi)對含穩定化元素(su)鈦(tai)或鈮的(de)(de)奧氏體不(bu)銹鋼采用的(de)(de)熱處理方法。采用這種(zhong)方法的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)利用鈦(tai)、鈮與(yu)碳(tan)的(de)(de)強結合特(te)性、穩定碳(tan)、使其(qi)盡量不(bu)與(yu)鉻結合,最終達到穩定鉻的(de)(de)目的(de)(de),提高(gao)整(zheng)在奧氏體中的(de)(de)穩定性,避免(mian)從晶界析出(chu),確保(bao)材料的(de)(de)耐腐蝕性。
1. 穩定化處(chu)理加熱溫度的選擇
為了達(da)到奧氏(shi)體不銹鋼穩(wen)定化(hua)處(chu)(chu)理(li)的目的,使(shi)鋼中(zhong)的碳盡量形成TiC或NbC,穩(wen)定化(hua)處(chu)(chu)理(li)加熱溫(wen)度的選擇(ze)(ze)很重要。這個(ge)溫(wen)度的選擇(ze)(ze)原則應是高于(FeCr)23C6的溶解溫度(這個溫度為400~825℃),低于或略高于TiC或NbC的開始溶解溫度(TiC的溶解溫度區間為750~1120℃).在這個溫度范圍加熱、保溫、使(FeCr)23C6能充分溶解,而TiC或NbC不溶解或很少溶解。由于鈦、鈮與碳的親合力大于鉻與碳的親合力,使得從(FeCr)23C6中分解出來的碳會與鋼中其余的鈦或鈮形成新的TiC或NbC。見圖3-17。

而從(FeCr)23C6,中分解出的鉻重新溶入奧氏體中,所以,含鈦的奧氏體不銹鋼的穩定化處理加熱溫度一般推薦為850~930℃.實驗證明,含鈦的奧氏不銹鋼在這個溫度區間進行穩定化處理后,耐晶間腐蝕性能最好,見圖3-18,。
含(han)鈮的(de)奧氏體不銹鋼(gang)穩定化處(chu)理加熱溫(wen)度(du)(du)取推薦(jian)溫(wen)度(du)(du)區間(jian)的(de)中(zhong)上限即可。
2. 保溫(wen)時間
有關資料報道,TiC在900℃、NbC在920℃約1h便可充分形成。因為穩定化處理包括(FeCr)23C6的溶解、TiC或NbC的形成、鉻的固溶等過程,所以工件到溫后,保溫時間最少不能少于2h,在實際生產中,保溫2~4h即可,當然,過大的零件應延長保溫時間。在透燒后,保溫時間不小于2h.如果鋼中含碳量較高或含鈦量較低時,應適當延長保溫時間。
3. 冷卻方(fang)式
奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)穩定(ding)化處理(li)的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)卻方式和冷(leng)(leng)卻速(su)度(du)(du)對(dui)穩定(ding)化效果(guo)沒(mei)有多大(da)影響,所以,為(wei)了防止形狀(zhuang)復雜工件(jian)的(de)(de)(de)變形或為(wei)保證工件(jian)的(de)(de)(de)應力最小(xiao),可(ke)采(cai)用較小(xiao)的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)卻速(su)度(du)(du),如空冷(leng)(leng)或爐冷(leng)(leng)。根(gen)據試驗研究(jiu)結(jie)果(guo),含鈦的(de)(de)(de)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang),從(cong)穩定(ding)化溫(wen)度(du)(du)900℃冷(leng)(leng)卻到200℃的(de)(de)(de)過程中,冷(leng)(leng)卻速(su)度(du)(du)為(wei)0.9℃/min與15.6℃/min的(de)(de)(de)試件(jian)相(xiang)比,在金相(xiang)組(zu)織、硬度(du)(du)及耐(nai)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)方面沒(mei)有不(bu)同(tong)。
三、消除應力(li)處理
確定奧氏體不(bu)銹鋼消除(chu)應(ying)力處理工(gong)藝方法,應(ying)根(gen)據(ju)材質類型(xing)、使用環境、消除(chu)應(ying)力目的及工(gong)件形狀尺寸等情況,注意掌握以下原則(ze)。
1. 材(cai)質類(lei)型
這里將材質分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個類型的目的是為了說明問題的方便。Ⅰ類-含碳量≤0.03%的超低碳奧氏體不銹鋼,如 304L不銹(xiu)鋼(gang) , 316L不銹鋼 等。Ⅱ類-含穩定化元素的奧氏體不銹鋼,如321不銹鋼 、347H不銹鋼(gang) 等。Ⅲ類-除Ⅰ、Ⅱ類外的標準型奧氏體不銹鋼。
a. Ⅰ類奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)的含碳量低(di)于(yu)敏化溫度(du)下奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)固溶(rong)碳量,Ⅱ類奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)由于(yu)穩定(ding)化元素的作(zuo)用,使它們在(zai)固溶(rong)化加熱溫度(du)以下的任何溫度(du)區間加熱和(he)冷(leng)卻,都基本(ben)上(shang)在(zai)保證消除一定(ding)應力(li)的同時,不(bu)產(chan)生(sheng)其他不(bu)利作(zuo)用。所以,它們消除應力(li)處理工藝的選擇范(fan)圍寬,不(bu)受更多(duo)限制。
b. Ⅲ類(lei)奧氏體不銹鋼為防止(zhi)含鉻合金碳化物的(de)析(xi)出,不可(ke)在(zai)480~950℃范(fan)圍加熱(re),可(ke)以(yi)(yi)在(zai)固溶(rong)化溫(wen)度(du)(du)加熱(re)后(hou)快冷,也可(ke)以(yi)(yi)在(zai)480℃以(yi)(yi)下的(de)溫(wen)度(du)(du)加熱(re)后(hou)緩(huan)慢冷卻,從消除應(ying)力(li)的(de)效果看,前(qian)者效果好(hao)于后(hou)者。
2. 使用環境
a. 產(chan)生嚴重的應(ying)力腐蝕環(huan)境。在(zai)選材上,最好采用Ⅰ類或Ⅱ類奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,并在(zai)900~1100℃之間加熱后緩(huan)慢(man)冷(leng)卻,可以較(jiao)徹底地消除應(ying)力。如(ru)果采用皿類奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,應(ying)在(zai)固溶化(hua)溫度加熱并快冷(leng),此時可消除原先的應(ying)力,但由于(yu)采用急冷(leng)方式,還(huan)會產(chan)生一些新(xin)的應(ying)力。為此,還(huan)可補充(chong)一次(ci)低溫去應(ying)力處理。
b. 產生晶間(jian)腐(fu)蝕環境。可(ke)加熱到固溶化溫度(du),Ⅰ類(lei)、Ⅱ類(lei)奧氏體不銹鋼可(ke)緩慢冷卻,Ⅱ類(lei)奧氏體不銹鋼必須快(kuai)冷。
如果在(zai)工件生產中有產生敏化的可(ke)能而又在(zai)產生晶間腐蝕的環(huan)境中工作,則應采用I類(lei)奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼,加熱(re)到固溶化溫(wen)(wen)度后快(kuai)冷,或采用Ⅱ類(lei)奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼,加熱(re)到穩定(ding)化溫(wen)(wen)度后緩慢冷卻(que)。
3. 工件形狀
工(gong)件形狀(zhuang)復雜、易(yi)變形,應采用較(jiao)低的(de)加熱溫度和緩(huan)慢的(de)冷(leng)(leng)卻速度,Ⅱ類奧氏體不銹鋼可以采用穩定化(hua)處(chu)理(li)加熱溫度和緩(huan)慢的(de)冷(leng)(leng)卻方式。
4. 去(qu)應力的主要目的
a. 去(qu)除(chu)加(jia)(jia)工(gong)過程中產生(sheng)的應(ying)力(li)(li)或去(qu)除(chu)加(jia)(jia)工(gong)后(hou)的殘留(liu)應(ying)力(li)(li)。可(ke)采用(yong)固溶化處(chu)理加(jia)(jia)熱溫度(du)并快冷,Ⅰ類(lei)、Ⅱ類(lei)奧(ao)氏體(ti)不銹鋼可(ke)采用(yong)較(jiao)緩(huan)慢的冷卻方式。
b. 為保證工件最終尺寸的穩定性。可采用(yong)低的加熱溫度(du)和緩(huan)慢的冷卻(que)速(su)度(du)。
c. 為(wei)消(xiao)(xiao)除(chu)很大(da)的殘留應(ying)力。消(xiao)(xiao)除(chu)在工(gong)作環(huan)境(jing)中可能產生(sheng)新(xin)應(ying)力的工(gong)件(jian)的殘留應(ying)力或(huo)為(wei)消(xiao)(xiao)除(chu)大(da)截(jie)面焊接件(jian)的焊接應(ying)力,應(ying)采用固(gu)溶化加(jia)熱溫度,Ⅲ類(lei)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼必須(xu)快冷。這種情況(kuang)最好選用Ⅰ類(lei)或(huo)Ⅱ類(lei)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼,加(jia)熱后(hou)緩慢冷卻,消(xiao)(xiao)除(chu)應(ying)力的效果(guo)更好。
d. 為消除只能采(cai)用(yong)局部加熱(re)(re)方(fang)式工件(jian)的殘(can)留應力。應采(cai)取(qu)低(di)溫度(du)加熱(re)(re)并緩慢冷卻的方(fang)式。
表3-3是推薦的奧(ao)氏體不銹鋼消除(chu)應(ying)力(li)的處理(li)方法和應(ying)用條件。

說明:表中方(fang)法順序(xu)為(wei)優(you)先選擇順序(xu)。
A: 1010~1120℃加熱保溫后緩慢(man)冷卻(que)。
B: 850~900℃加熱(re)保溫(wen)后緩慢冷(leng)卻。
C: 1010~1120℃加熱保溫后快速(su)冷卻。
D: 480~650℃加熱保溫后緩慢(man)冷卻。
E: 430~480℃加熱保(bao)溫后緩慢冷卻(que)。
F: 200~480℃加(jia)熱保溫后緩慢冷卻(que)。
保溫時(shi)間,按每25mm,保溫1~4h,較低溫度時(shi)采(cai)用較長保溫時(shi)間。
注(zhu):①. 在較強(qiang)應力(li)腐(fu)蝕環境工(gong)(gong)作的工(gong)(gong)件,最好選用(yong)I類(lei)鋼進(jin)行A處(chu)理或II類(lei)鋼進(jin)行B處(chu)理。
②. 件(jian)在制造過程中,產生敏(min)化(hua)情況下應(ying)用。
③. 如(ru)果工(gong)(gong)件(jian)在最終加工(gong)(gong)后進行C處理時(shi),此(ci)時(shi)可(ke)采用A或B處理。
表3-3中(zhong)推薦的奧氏體不銹(xiu)鋼消(xiao)除應力(li)的熱處理方法(fa)(fa)中(zhong),有些是與奧氏體不銹(xiu)鋼固溶化(hua)處理和穩定化(hua)退(tui)火(huo)方法(fa)(fa)一致的,可合并進行。
四、敏化處理
敏化處理實際(ji)上不(bu)屬于奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼或(huo)其(qi)制(zhi)品在生產制(zhi)造過程中應(ying)該(gai)采用(yong)的(de)熱處理方法。而是(shi)作(zuo)為在檢驗(yan)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼抗(kang)晶(jing)間腐蝕能(neng)力進(jin)行(xing)試驗(yan)時所采用(yong)的(de)一個(ge)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。因為敏化處理可以使奧氏體不銹鋼中的合金碳化物如(FeCr)23C6等較大程度地沿晶界析出,從而使其在晶間腐蝕介質中更快產生晶間腐蝕,以便達到快速檢驗奧氏體不銹鋼抗晶間腐蝕的能力。
在我國有(you)關的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)晶間腐蝕傾向試驗(yan)方法中,一般規定(ding)為(wei)含C≤0.03%或含有(you)穩(wen)定(ding)化元素的(de)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)敏化處理制度為(wei)加熱到650℃,鍛材(cai)(cai)、軋材(cai)(cai)試片(pian)(pian)保溫2h空冷,鑄(zhu)材(cai)(cai)試片(pian)(pian)保溫1h空冷。
對于一些特殊使用場合,為(wei)更嚴(yan)格地考核材料(liao)的抗晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕能力,在某(mou)些標準中(zhong),對奧氏體不(bu)銹鋼的敏(min)(min)化(hua)制(zhi)度規定得更為(wei)苛刻,依據工件將來(lai)使用的溫度及材料(liao)的含碳量以及是否含鉬元素等因素而采(cai)用不(bu)同的敏(min)(min)化(hua)制(zhi)度。有(you)的還對敏(min)(min)化(hua)處(chu)理的升(sheng)、降溫速度加以控(kong)制(zhi)。所以,在判定奧氏體不(bu)銹鋼晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕傾向(xiang)性大(da)小時,應注(zhu)意采(cai)用的敏(min)(min)化(hua)制(zhi)度。
這里需要指出的一個現象是,在敏化溫度隨著保持時間的延長,由于(FeCr)23C6析出得更充分,所以,晶界的貧鉻情況也就更明顯,反映在晶間腐蝕效果更嚴重。但是,當保持時間繼續延長,長到足以使鉻可以擴散到晶界區,并消除晶界區的局部貧鉻效果時,則晶間腐蝕現象也會隨之解除。見圖3-19。這種效果雖然存在,但是,靠這種方法改善奧氏體不銹鋼晶間腐蝕效果,在實際生產中很少采用。

五、奧氏體(ti)不銹鋼的冷加工強化及(ji)去應力處(chu)理
奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼不(bu)能(neng)用熱處理方法強(qiang)化,但可以通過冷(leng)加工變(bian)形(xing)得以強(qiang)化(冷(leng)作硬(ying)化、形(xing)變(bian)強(qiang)化),會(hui)使強(qiang)度提高、塑性下降。
1. 奧氏體(ti)不銹鋼冷加(jia)工強化的理(li)論基礎和影響因素
奧氏體(ti)(ti)不銹鋼冷變形強化的理論和效果(guo)與馬氏體(ti)(ti)不銹鋼及其他金(jin)屬相比(bi),有其特殊(shu)性(xing)。
按一(yi)般的冷變(bian)形強(qiang)化(hua)理(li)論(lun),許多金(jin)屬材料在冷加(jia)工變(bian)形過程中,會由(you)于晶體產生缺陷、點(dian)陣畸(ji)變(bian)、位錯、亞結構等使(shi)晶體滑移受到阻力,從而使(shi)金(jin)屬得到強(qiang)化(hua)。
奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼在冷(leng)加(jia)工變形過(guo)程中(zhong),除了產生如同其他金(jin)屬材料的(de)(de)冷(leng)加(jia)工強化(hua)現象外,還(huan)會因在形變過(guo)程中(zhong),有部分穩(wen)定性差的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)轉變成為馬氏(shi)體(ti),而增加(jia)了奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼的(de)(de)強化(hua)效果。
如前所(suo)述,奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)由于(yu)Ms點(dian)低于(yu)室溫,一(yi)般(ban)情況(kuang)下,其室溫組織(zhi)為奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti),不會發生向(xiang)(xiang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)變(bian)(bian)過(guo)程。但是,受合金元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang),奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)程度有(you)所(suo)不同,有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)很穩(wen)定(ding),有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是相對不穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),稱其為亞穩(wen)定(ding)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)。穩(wen)定(ding)性強(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)在(zai)接受冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工變(bian)(bian)形(xing)時,仍保持奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組織(zhi),而穩(wen)定(ding)性差的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)在(zai)冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工變(bian)(bian)形(xing)過(guo)程中,會有(you)一(yi)部分(fen)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)發生向(xiang)(xiang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)變(bian)(bian)。這(zhe)個由于(yu)冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工變(bian)(bian)形(xing)引起亞穩(wen)定(ding)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)向(xiang)(xiang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)開始溫度記Md,一(yi)些研究表(biao)明,Md高于(yu)Ms170~350℃,在(zai)室溫以上(shang)。Md點(dian)越高,說(shuo)(shuo)明奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)向(xiang)(xiang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)越容易發生。影(ying)(ying)響(xiang)Md點(dian)溫度,或者說(shuo)(shuo)影(ying)(ying)響(xiang)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工變(bian)(bian)形(xing)強(qiang)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)因素很多,如鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學成分(fen)、冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工變(bian)(bian)形(xing)度、冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工變(bian)(bian)形(xing)溫度等(deng)。下面重點(dian)說(shuo)(shuo)明化(hua)學成分(fen)和(he)冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工變(bian)(bian)形(xing)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)效(xiao)果(guo)。
a. 化學成分(fen)的(de)影響
合金元素(su)對奧(ao)氏體不銹鋼冷加工變形(xing)強化的(de)影(ying)響是復雜的(de),綜合各(ge)方面的(de)研究報道,基本(ben)觀點如(ru)下(xia):
①. 對(dui)屈服強度的影響
奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼冷變(bian)形過程中,在(zai)發生屈服前,由(you)于冷變(bian)形量(liang)不(bu)(bu)大(da),不(bu)(bu)至于引起大(da)量(liang)奧(ao)氏(shi)體(ti)向馬氏(shi)體(ti)的(de)(de)轉變(bian),此(ci)時,強化效果主要是原來固溶于奧(ao)氏(shi)體(ti)中的(de)(de)合金元(yuan)(yuan)素的(de)(de)固溶強化作(zuo)用(yong)結(jie)果,所以,填隙型合金元(yuan)(yuan)素,如碳、氮等作(zuo)用(yong)較大(da),亦(yi)即含碳、氮較多的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)屈服強度(du)較高。
②. 對破(po)斷(抗拉(la))強度的影(ying)響(xiang)
奧(ao)氏體不(bu)銹鋼在冷(leng)變形發生屈服后,變形量較(jiao)大(da),強(qiang)化效果(guo)明顯了,此階(jie)段影(ying)響(xiang)奧(ao)氏體穩定(ding)性的因素起主導作用(yong),即降低(di)奧(ao)氏體穩定(ding)性的合金元素影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da),如硅、鉬、鉻增加冷(leng)變形強(qiang)化效果(guo)、提(ti)高抗(kang)拉強(qiang)度(du),而鎳、銅則減(jian)小冷(leng)變形強(qiang)化的效果(guo),降低(di)抗(kang)拉強(qiang)度(du)。
實際上,合金元素對奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼冷加工(gong)變(bian)(bian)形(xing)的(de)強(qiang)(qiang)化作(zuo)(zuo)用(yong)是復雜的(de),以碳(tan)為例,碳(tan)既(ji)有對奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)固溶(rong)強(qiang)(qiang)化,從(cong)而(er)提高奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼冷加工(gong)變(bian)(bian)形(xing)強(qiang)(qiang)化的(de)作(zuo)(zuo)用(yong),也有穩定奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti),使奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)向馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變(bian)(bian)發生(sheng)困(kun)難,從(cong)而(er)降低奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼冷加工(gong)變(bian)(bian)形(xing)強(qiang)(qiang)化的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)。而(er)且(qie),還會依碳(tan)含量的(de)不同,作(zuo)(zuo)用(yong)程(cheng)度也不同。圖3-5顯示了碳(tan)對兩種奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼冷加工(gong)強(qiang)(qiang)化的(de)影響(xiang)效(xiao)果。
鉻和鎳的作用見圖 3-20 。

從圖(tu)3-20可見,當(dang)鉻量(liang)相同時(shi),鎳(nie)(nie)的(de)硬(ying)化效果(guo)隨其含(han)量(liang)的(de)增(zeng)加而(er)減小,這是(shi)由于(yu)鎳(nie)(nie)穩定了(le)(le)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti),影(ying)響了(le)(le)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)向馬氏(shi)(shi)體(ti)轉變的(de)結(jie)(jie)果(guo)。圖(tu)3-5含(han)鉻相同而(er)含(han)鎳(nie)(nie)不同的(de)兩條曲線也驗證了(le)(le)這個結(jie)(jie)論。
在鎳(nie)≤12%的范圍內,當鎳(nie)含(han)量相(xiang)同(tong)時,鉻的硬化效果隨鉻含(han)量的增(zeng)加而減(jian)小,這是因為鉻的增(zeng)加會使組織(zhi)中產生(sheng)(sheng)δ鐵素體,從(cong)而使可向馬氏體轉(zhuan)變的奧氏體比例減(jian)少。同(tong)時,鉻作為合金元素,對奧氏體的轉(zhuan)變點Md也產生(sheng)(sheng)一(yi)定的降(jiang)低(di)作用,減(jian)弱了發(fa)生(sheng)(sheng)轉(zhuan)變的可能(neng)性(xing)。
在鎳(nie)≥14%的范圍內,鉻(ge)對(dui)硬化效果的作(zuo)用不(bu)明顯了,這可能是因為此(ci)時的奧氏體已經很穩定了,冷加(jia)(jia)工變形已不(bu)再使奧氏體發生(sheng)向馬氏體轉變,鉻(ge)只起到(dao)固溶強化的作(zuo)用,隨鉻(ge)含量的增(zeng)加(jia)(jia),硬化效果也略有增(zeng)加(jia)(jia)。
b. 冷加工變形(xing)度的(de)影(ying)響
奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)冷(leng)(leng)(leng)加工(gong)變(bian)形(xing)強(qiang)化的(de)(de)效(xiao)果(guo)與冷(leng)(leng)(leng)加工(gong)變(bian)形(xing)度(du)(du)有(you)較大的(de)(de)關(guan)系。一般(ban)規(gui)律是隨(sui)(sui)冷(leng)(leng)(leng)加工(gong)變(bian)形(xing)度(du)(du)的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加,強(qiang)化效(xiao)果(guo)增(zeng)(zeng)(zeng)大,即屈(qu)服強(qiang)度(du)(du)、抗拉強(qiang)度(du)(du)提高,而(er)且(qie)屈(qu)強(qiang)比(bi)也顯著(zhu)提高,有(you)文獻(xian)報道,固溶狀態奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)屈(qu)強(qiang)比(bi)一般(ban)為30%~45%;而(er)冷(leng)(leng)(leng)加工(gong)變(bian)形(xing)強(qiang)化后,依變(bian)形(xing)度(du)(du)不(bu)同,屈(qu)強(qiang)比(bi)最高可達(da)85%~90%,這(zhe)在多(duo)年的(de)(de)生產實踐中(zhong)也得到了證明(ming),奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)冷(leng)(leng)(leng)加工(gong)變(bian)形(xing)度(du)(du)達(da)到10%~12%時,屈(qu)強(qiang)比(bi)即可達(da)到70%~75%.當然,隨(sui)(sui)著(zhu)強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加,其塑性和(he)沖(chong)擊韌性將有(you)明(ming)顯的(de)(de)降低。圖3-21及表3-4均顯示出了奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)隨(sui)(sui)冷(leng)(leng)(leng)加工(gong)變(bian)形(xing)度(du)(du)的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加對力(li)學性能的(de)(de)影響。


還有,隨著(zhu)冷加工變(bian)(bian)形度的(de)增(zeng)加,奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼的(de)磁(ci)導(dao)率也(ye)(ye)明顯增(zeng)加,這也(ye)(ye)說明,隨著(zhu)冷加工變(bian)(bian)形度的(de)增(zeng)加,奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)向馬氏(shi)(shi)體(ti)的(de)轉變(bian)(bian)量增(zeng)加了(le)。
冷加(jia)(jia)工變(bian)(bian)形雖可使奧(ao)氏(shi)體不銹鋼強化,但需要對其進(jin)行大的冷加(jia)(jia)工變(bian)(bian)形,這(zhe)對于截(jie)面較大或形狀(zhuang)復雜的零(ling)部件,在(zai)工藝上難以實現(xian)。
此外,由于冷(leng)加工(gong)變形后,鋼的塑性、韌性指標下降,又因有較大的應力,會在應力腐(fu)蝕環境中增加應力腐(fu)蝕的敏感(gan)性,所(suo)以,在實際應用中受到一定的限制。
2. 冷(leng)加(jia)工變形強(qiang)化后的去應(ying)力處理
奧氏體不銹鋼或制品(pin)(彈簧,螺栓(shuan)等(deng))經(jing)冷加(jia)(jia)工變形強(qiang)化(hua)后(hou),存在(zai)較大(da)的加(jia)(jia)工應(ying)(ying)(ying)力(li),這種應(ying)(ying)(ying)力(li)的存在(zai)導(dao)致在(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕環境中使用時,增加(jia)(jia)了應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕的敏感性(xing),影響尺寸(cun)的穩定性(xing)。為減小(xiao)應(ying)(ying)(ying)力(li),可(ke)(ke)采用去應(ying)(ying)(ying)力(li)處(chu)(chu)理(li)(li)(有的叫應(ying)(ying)(ying)力(li)松弛處(chu)(chu)理(li)(li))。一般是加(jia)(jia)熱到280~400℃保(bao)持(chi)2~3h后(hou)空冷或緩冷。去應(ying)(ying)(ying)力(li)處(chu)(chu)理(li)(li)不僅(jin)可(ke)(ke)減少制件的應(ying)(ying)(ying)力(li),還(huan)會(hui)在(zai)延伸率無大(da)改變的情況下,使硬(ying)度強(qiang)度及(ji)彈性(xing)極限得到提(ti)高,見圖3-22和表3-5。


