不銹鋼金相組織及熱處理

1、不銹鋼金相組織及熱處理奧氏體形成元素和鐵素體形成元素不銹鋼的組成元素按照其對(duì)組織的形成影響,分成鐵素體形成元素和奧氏體形成元素。鐵素體形成元素在相圖中有擴(kuò)大鐵素體區(qū)的作用，如鉻、鉬、硅、鈦、鈮等；奧氏體形成元素有擴(kuò)大奧氏體區(qū)的作用,如碳、鎳、錳、鈷、氮、銅等。在不銹鋼的熱加工和使用性能方面可以通過控制鐵素體形成元素或奧氏體形成元素的含量,達(dá)到改善熱加工性能和使用性能的目的。2.1 奧氏體不銹鋼腐蝕機(jī)理奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。奧氏體不銹鋼在450850C保溫或緩慢冷卻時(shí)，會(huì)出現(xiàn)晶間腐蝕。含碳量越高，晶間蝕傾向性越大。此外，在焊接件的熱影響區(qū)也會(huì)出現(xiàn)晶間腐蝕。這是由于在晶界上析出富Cr的C23C6

2、。使其周圍基體產(chǎn)生貧鉻區(qū)，從而形成腐蝕原電池而造成的。這種晶間腐蝕現(xiàn)象在前面提到的鐵素體不銹鋼中也是存在的。工程上常采用以下幾種方法防止晶間腐蝕：（1）降低鋼中的碳含量，從根本上解決鉻的碳化物（Cr23C6）在晶界上析出的問題。通常鋼中含碳量降至0.03以下即可滿足抗晶間腐蝕性能的要求。(2)加入Ti、Nb,形成穩(wěn)定的碳化物(TiC或NbC，避免在晶界上析出Cr23C6。(3)通過調(diào)整鋼中奧氏體形成元素與鐵素體形成元素的比例，使其具有奧氏體+鐵素體雙相組織，其中鐵素體占5%12%。這種雙相組織不易產(chǎn)生晶間腐蝕。(4)采用適當(dāng)熱處理工藝，可以防止晶間腐蝕，獲得最佳的耐蝕性。2.2.2 奧氏體不銹

3、鋼的應(yīng)力腐蝕應(yīng)力(主要是拉應(yīng)力)與腐蝕的綜合作用所引起的開裂稱為應(yīng)力腐蝕開裂，簡(jiǎn)稱SCC(StressCrackCorrosion)。奧氏體不銹鋼容易在含氯離子的腐蝕介質(zhì)中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。當(dāng)含Ni量達(dá)到8%10%時(shí)，奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕傾向性最大，繼續(xù)增加Ni含量至45%50%，應(yīng)力腐蝕傾向逐漸減小，直至消失。防止奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕的最主要途徑是加入2%4%Si并從冶煉上將N含量控制在0.04%以下。此外還應(yīng)盡量減少P、Sb、Bi、As等雜質(zhì)的含量。另外可選用A-F雙相鋼，它在Cl-和0H介質(zhì)中對(duì)應(yīng)力腐蝕不敏感。2.3 奧氏體不銹鋼的形變強(qiáng)化單相的奧氏體不銹鋼具有良好的冷變形性能，可以冷拔成很

4、細(xì)的鋼絲，冷軋成很薄的鋼帶或鋼管。經(jīng)過大量變形后，鋼的強(qiáng)度大大提高，尤其是在零下溫度區(qū)間軋制時(shí)效果更為顯著。抗拉強(qiáng)度可達(dá)2000MPa以上。奧氏體不銹鋼經(jīng)形變強(qiáng)化后可用來制造不銹彈簧、鐘表發(fā)條、航空結(jié)構(gòu)中的鋼絲繩等。2.4 奧氏體不銹鋼的熱處理奧氏體不銹鋼常用的熱處理工藝有：固溶處理、穩(wěn)定化處理和去應(yīng)力處理等。(1)固溶處理。將鋼加熱到10501150C后水淬，主要目的是使碳化物溶于奧氏體中，并將此狀態(tài)保留到室溫，這樣鋼的耐蝕性會(huì)有很大改善。(2)穩(wěn)定化處理。一般是在固溶處理后進(jìn)行，常用于含Ti、Nb的18-8鋼，固溶處理后，將鋼加熱到850880C保溫后空冷，此時(shí)Cr的碳化物完全溶解，而鈦的

5、碳化物不完全溶解，且在冷卻過程中充分析出，使碳不可能再形成碳化物，因而有效地消除了晶間腐蝕。(3)去應(yīng)力處理。去應(yīng)力處理是消除鋼在冷加工或焊接后的殘余應(yīng)力的熱處理工藝，一般加熱到300350C回火。對(duì)于不含穩(wěn)定化元素Ti、Nb的鋼，加熱溫度不超過450C,以免析出鉻的碳化物而引起晶間腐蝕。對(duì)于超低碳和含Ti、Nb不銹鋼的冷加工件和焊接件，需在500950C加熱，然后緩冷，消除應(yīng)力(消除焊接應(yīng)力取上限溫度)，可以減輕晶間腐蝕傾向并提高鋼的應(yīng)力腐蝕抗力。2.5 奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼在奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加Cr含量并減少Ni含量，并與固溶化處理相配合，可獲得具有奧氏體和鐵素體的雙相組織（含40%-60%8-鐵素體）的不銹鋼，典型鋼號(hào)有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、0Cr21Ni