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不锈钢的热处理特性及工艺轨制
  公布工夫:2018年06月25日 点击数: _网上购置彩票

  不锈钢从20世纪初创造至今不敷百年的工夫,但其开展和使用的势头却非常迅猛。特别是从20世纪60年月末以来,全世界不锈钢的产量根本连结年均4%的增长率,不锈钢的使用范畴逐渐扩大到了国民经济的各个范畴。不锈钢之所以能获得云云迅猛的开展,一个主要的身分是其具有耐蚀、耐热性。 不锈钢热处理工艺的好坏对不锈钢的耐蚀、耐热性有很大影响,并且对不锈钢的加工机能起着决定性的感化。因而,不锈钢的热处 理工艺在不锈钢的生产过程中不断处于十分重要的职位。

  1.不锈钢热处理的特性

  不锈钢的热处理是为了改动其物理性能、力学性能、残存应力及规复因为预先加工和加热遭到严峻影响的抗腐化才能,以便获得不锈钢的最好利用机能大概使不锈钢可以停止进一步的冷、热加工。所谓的热处理就是针对差别构造、不同类型的不锈钢停止响应的退火、淬火与回火、正火等处置。

  不锈钢是一种特别的钢种,钢中的镍、铬含量很高,因为镍、铬等合金化元素的存在,其热处理具有一般钢热处理所不具有的特性:

  加热温度较高,加热工夫也相对较长。

  • 不锈钢的导热率低,在高温时温度平均性差。
  • 奥氏体型不锈钢高温收缩较严峻。
  • 炉内氛围掌握很重要,要避免呈现渗碳、渗氮及脱碳和过氧化征象。
  • 不锈钢的外表光芒对产物的利用及价钱有决定性的影响,热处理时发生的氧化 铁皮,将严峻影响外表光芒。
  • 要确保制止不锈钢外表的划伤及避免热处理时发生变形。不锈钢按其构造能够分为奥氏体、马氏体和铁素体三类(另外还有沉淀软化型、铁素体奥氏体型等),这三类不锈钢的热处理无论是处置办法仍是目标都不尽不异。

  ①奥氏体型不锈钢

  这类不锈钢使用最普遍,利用量也最大。其特性是在常温下为奥氏体构造,不发作相变,不能经由过程热处理使其软化,但能够用冷加工停止软化。常用热处理办法是固溶处置。

  ②铁素体型不锈钢

  这类不锈钢普通没有 ν-α 改变,在高平和常温下都是铁素体构造,没有相变。可是当钢中含有一定量的碳、氮等奥氏体构成元素时,在高温下也能构成奥氏体构造,此类钢不能经由过程热处理使之强化,只能停止退火处置,消弭内应力,便于进一步加工。

  ③马氏体型不锈钢

  这类不锈钢有较着的相变点,在高温下为奥氏体构造,冷却时能够发作马氏体相变,转变为马氏体构造而软化。由于其含铬高,淬透性好,能够接纳淬火、回火等多种热处理办法。

  本文就使用较为普遍的三类不锈钢别离阐述其热处理办法及特性。

  2.奥氏体不锈钢

  奥氏体不锈钢的代表钢种是18-8 钢(304),由于是奥氏体构造,以是具有没有磁性 且没有淬硬性等特性。因为该钢种不发作相变,其热处理就是加热到高温(普通在1000℃以上),奥氏体再结晶的同时,使在加工中发生的碳化物和相合成物固溶到奥氏体中,然后快速冷却,使碳呈固溶形态的奥氏体连结到常温,这―处置历程即为固溶处置。

  奥氏体不锈钢加热温度次要是根据碳化物的固熔速度而肯定的,有资料指出像 304钢的碳化物在 1065℃时固溶需求3分钟,在 1176℃需求 1.5分钟,在1000℃则需求长达10分钟。从这个角度而言,加热温度越高越好,但加热温度偏高同时又能够惹起晶粒过火长大、氧化铁皮增厚等缺点。由于奥氏体型不锈钢无法经由过程相变来细化晶粒,假如晶粒过大,会使质料的抗拉强度较着降落。

  就加热工夫而言,不锈钢的导热率低(特别是在高温时),升到高温后(700―800℃) 导热率才有提高。以是,关于断面大的奥氏体不锈钢都需求预热700~800℃,然后再快速升温,关于断面小的奥氏体不锈钢(如带钢)假如升温速度过慢,碳化物会充实析出,就会招致固溶工夫太长,美国阿姆科公司曾订定过一个经典的加热时间表。 因为不锈钢中的铬构成的铬基氧化物在酸洗中较难去除,因而在热处理时要掌握铬基氧化物的构成,关于有特殊要求的不锈钢,可采用亮光退火情势停止热处理。

  为避免已固溶的碳化物析出,冷却速度也很重要,特别是在 600~700℃时,碳化物析出较多而发作敏化,以是必需停止快速冷却。因为奥氏体不锈钢导热率低,关于断面较大的质料,不管怎样快冷,中心部位的冷却水平仍旧很慢,常常因碳化物析出较多而发作敏化。以是在实践消费中,断面较大的质料普通思索接纳参加Ti、Nb等元素的不变化奥氏体不锈钢,由于Ti、Nb 等元素对碳亲和力较大,这类不变化奥氏体不锈钢(如 321、347 等)能够不需要水淬或其它快速冷却步伐停止快冷。

  3.铁素体不锈钢

  铁素体不锈钢是以铬为次要合金元素,其含量为 12%~30%Cr。此类钢为单相构造,没有相变,具有强磁性。其典范的代表钢种是430。美国在 6 0 年月以低落不锈钢本钱为目的开辟的便宜不锈钢种 409,普遍地应用于汽车、摩托车的消音器和下水管道等,也是属于铁素体不锈钢这一类。

  该钢种无淬透性,同奥氏体钢一样不能经由过程热处理使其软化,并且因为加热惹起的晶粒长大比奥氏体钢既快且晶粒度又大。因而在热处理时为制止晶粒长大以及发作奥氏体相变,加热温度不宜太高,―般退火最高加热温度不超过850℃。

  铁素体不锈钢在退火处置时,一定要收缩在 370~550℃温度范围内的停止工夫,特别是关于高铬的铁素体不锈钢。质料假如在此温度范围内停止工夫太长,很容易发作475℃脆性征象,即硬度增高,延长率大幅降落,以至为zero,同时质料的耐蚀性也低落。有尝试表白:27Cr钢在475℃加热100小时后,质料在常温时的抗拉强度增长 50%,屈从强度增长 l50%,而延长率为zero。另外该钢种的焊接机能差(焊缝热影响区晶粒粗大且脆)。

  4.马氏体不锈钢

  马氏体不锈钢同前两种不锈钢的特性较着差别,望文生义,就是从高温奥氏体形态快冷(淬火)转变成马氏体构造而成的。这类不锈钢有较着的相变点,能够经由过程淬火而软化。并且因其含铬高,淬透性好,回火时能够在较大范围内调解其强度和韧性,因而,马氏体不锈钢既能够作结构钢用,也能够作工具钢用。

  马氏体不锈钢作为工具钢用时,处于淬火形态。为停止淬火,必需加热升温到临界点以上,以便碳化物固溶到奥氏体中。在升温使碳化物固溶时,因碳分散速度较慢,为获得平均的奥氏体构造,加热温度普通要比临界点温度高50℃以上,并且还必需有必然的保温工夫,以便使碳化物充实、平均消融。固然,加热工夫太长、加热温度太高会形成马氏体构造不均匀,残存奥氏体构造增加,从而使质料内部因收缩差而发生内应力。

  马氏体钢是热裂纹敏感性钢种,该钢种在高温时导热率低,快速加热时极易发生裂纹,因而在处置大断面质料时,该当先预热,然后再快速升温。

  在作结构钢用时,应在淬火的基础上停止回火(调质形态)。马氏体不锈钢有回火脆性,回火温度普通不应低于 580℃。从回火温度冷却时,为制止回火脆性普通接纳油冷;偶然为了获得较高的屈从极限,也能够接纳空冷,但这时候结构钢的一个主要力学目标打击值会降落。需留意的是马氏体不锈钢在淬火后,应尽快回火,如不能尽快回火,质料易发生裂纹。

  5.沉淀软化型不锈钢

  奥氏体、铁素体、马氏体三类不锈钢固然使用面较广,但作为结构钢利用,还存在着一些难以克制的缺点。奥氏体型不锈钢屈从强度较低,只要 200N/mm2 阁下,不宜作为结构钢利用;而马氏体不锈钢固然能够经由过程淬火、回火等热处理情势得到较高的屈从强度,但其耐蚀性较差。关于那些要求最好抗蚀机能与最大强度的用处,开辟出了新型的 Cr-Ni 不锈钢—沉淀软化型不锈钢(也称 PH 不锈钢)。

  这类新型不锈钢的热处理包罗平均化、完整退火、固溶热处理、时效处置和改变冷却。其特性是:

  • 完整退火形态较软,易于再加工。
  • 经由过程恰当的时效处置可获得要求的力学性能。
  • 具有与同类不锈钢一样的耐蚀性,提高了抗应力腐化断裂的机能。
  • 改变冷却适用于低于某温度的冷却。常用的沉淀软化型不锈钢是马氏体型,其 代表钢种是 631(0Crl7Ni7A1)。该钢种的热处理是先停止固溶处置,在质料 加热到 1000~1100℃后快冷,然后按照差别的力学性能要求,在差别温度下 停止时效处置,如 621℃、565℃、510℃时效。

  结束语

  从以上阐发能够看出,不锈钢的热处理是比力庞大的,要按照差别钢种的特性,采纳差别的热处理方法,才气够满意用户差别的要求。

滥觞:轧钢之家

 

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