奧氏體不鏽鋼具(ju)有良(liang)好(hao)的耐蝕(shi)性和(he)抗氧化性,並具(ju)有高的塑性和(he)良(liang)好(hao)的焊接(jie)性。奧氏體不鏽鋼在航空、汽車、造船、化工、醫療器(qi)械以及(ji)人民日常生活中得到了(liao)廣泛(fan)的應用(yong),並且由(you)於這(zhe)類(lei)鋼無磁(ci)性,因此在儀表、儀器(qi)工業中應用(yong)得也很廣泛(fan)。
但(dan)是奧氏體不鏽鋼在加熱和(he)冷卻(que)時不發生α→y固態相變,因此不能通過熱處理來達到強化的目的,隻能通過冷變形加工來提高鋼的強度。但(dan)是這(zhe)種提高強度的方法,隻能用(yong)於工作溫度不高的零件,否則其強度將因高溫加熱而迅(xun)速降低。
奧氏體不鏽鋼的熱處理方式有以下三種:
1. 去應力退火
為了(liao)消除(chu)加工後的殘留應力,可加熱到300~350℃,保溫1~2h,空冷。
消除(chu)焊接(jie)應力時一般采(cai)用(yong)700~900℃退火,保溫1~3h,空冷。溫度越高,焊接(jie)應力消除(chu)得越迅(xun)速越徹底,而其軟(ruan)化效果也越大。
用(yong)來消除(chu)冷作硬(ying)化的退火,其溫度為750~850℃,保溫時間為1~3h,快冷。
2. 固溶處理
為使奧氏體不鏽鋼中的碳化物及(ji)其他化合物(σ相分解物)充分溶入(ru)奧氏體,然後快速冷卻(que)到室溫,以獲得單(dan)相奧氏體的工藝(yi)方法叫固溶處理。其工藝(yi)與淬火工藝(yi)相似,隻是鋼中不發生相變,處理的室溫組織(zhi)是過飽和(he)的y-Fe固溶體。固溶處理的目的是提高奧氏體型不鏽鋼的耐蝕(shi)性和(he)抗高溫氧化性,也可以消除(chu)冷作硬(ying)化。
固溶處理的加熱溫度都(du)較(jiao)高,一般為1000~1100℃,含碳量高時取(qu)上限溫度,含碳量低時取(qu)下限溫度。奧氏體型不鏽鋼應在中性或弱(ruo)氧化氣氛(fen)中加熱,為此常采(cai)用(yong)空氣爐(lu)為加熱設備並以氨(an)分解氣等作為加熱介質。氯化鹽會使鋼遭受腐蝕(shi),故不宜用(yong)鹽浴加熱,在有條件的地方最好(hao)采(cai)用(yong)真空爐(lu)加熱。在加熱奧氏體不鏽鋼時,既應阻(zu)止鋼的表麵氧化,也應防止鋼的表麵增(zeng)碳,因為增(zeng)碳的結果會使鋼的晶間腐蝕(shi)傾向增(zeng)大。一般來說,加熱溫度越高,碳化物的固溶速度越快,如06Cr9Ni10鋼的碳化物在1000℃固溶需要10min,在1065℃固溶需要3min,在1176℃固溶需要1.5min。從這(zhe)個角度來講,加熱溫度越高越好(hao),但(dan)加熱溫度偏(pian)高又(you)會引(yin)起(qi)晶粒過分長大,氧化鐵皮增(zeng)厚。因為奧氏體不鏽鋼無法通過相變來細化晶粒,如果晶粒過大會使材(cai)料(liao)的抗拉強度明顯下降。為保證加熱質量,固溶處理前(qian)必(bi)須將奧氏體不鏽鋼零件表麵清(qing)洗幹淨。奧氏體不鏽鋼在低溫時的熱導率較(jiao)低,升到高溫後(700~800℃)熱導率才有所提高,因此奧氏體不鏽鋼零件在低溫加熱時,為保持(chi)零件內外均(jun)衡加熱,加熱速度要緩慢(man),對於斷麵較(jiao)大的奧氏體不鏽鋼零件要預熱到700~800℃等溫到一定時間,再快速升溫。在固溶溫度下的保溫時間不宜過長,一般按(an)材(cai)料(liao)的有效厚度計(ji)算(suan),一般每(mei)毫米(mi)保溫1min。為防止碳化物從奧氏體中析出,加熱保溫後應在水中快速冷卻(que),對於厚度不大的工件,為防止變形,可以空冷。
3. 穩定化處理
對於含鈦、铌的穩定型鉻(ge)、鎳奧氏體不鏽鋼,可以采(cai)用(yong)穩定化處理,以提高鋼在450~900℃溫度範圍內、並在強烈腐蝕(shi)介質中工作時的耐蝕(shi)性。穩定化處理是在固溶處理以後進行,穩定化處理工藝(yi)是將鋼加熱到850~900℃,保溫2~4h,然後在水中或空氣中冷卻(que)。
這(zhe)是因為鋼中加入(ru)鈦和(he)铌可消除(chu)晶間腐蝕(shi),但(dan)它(ta)們的效果必(bi)須通過穩定化處理才能得到保證。單(dan)純的固溶處理使鉻(ge)的碳化物全部溶入(ru)奧氏體中,鈦和(he)铌的碳化物則部分溶入(ru)奧氏體中,如經400~800℃加熱,溶入(ru)奧氏體中的碳大部分以Cr23C6的形式析出,鈦和(he)铌的固定作用(yong)不能有效地發揮,晶間腐蝕(shi)仍(reng)會發生。如果將穩定化溫度提高到高於Cr23C6的溶解溫度,且又(you)是碳化鈦(或碳化铌)強烈析出的溫度(850~900℃),保溫2~4h,就能夠形成穩定的碳化鈦(或碳化铌),從而防止奧氏體不鏽鋼的晶間腐蝕(shi)。