不銹鋼的熱處理
信息來源:求和不銹鋼 時間:2019-02-28 13:23:12 瀏覽次數(shù):-
不銹鋼裝飾板近年來由于它所具有的獨特性,應(yīng)用越來越廣?,F(xiàn)在,國內(nèi)外在建筑物上大量采用不銹鋼制品做裝飾,不銹鋼板已經(jīng)風(fēng)靡一時。不銹鋼既具有金屬特有的光澤和強(qiáng)度,又具有色彩紛呈、經(jīng)久不變的顏色。不銹鋼板它不僅保持了原色不銹鋼的物理、化學(xué)、機(jī)械性能,而且比原色不銹鋼具有更強(qiáng)的耐腐蝕性能。
1. 馬氏體不銹鋼熱處理特點是什么?
馬氏體型不銹鋼有Cr13型(低碳和中碳)、Cr17Ni型(低碳)、Cr18型(高碳),其熱處理工藝包括退火、淬火+回火,去應(yīng)力等。
(1)Cr13型不銹鋼:Cr≥12%的合金即具有不銹鋼的性能又能淬火強(qiáng)化。奧氏體化組織中存在鐵素體組織,淬火之后保留下來, Cr含量太高,加熱就會形成單相鐵素體,就不能淬火強(qiáng)化處理。
熱處理——不銹鋼的熱處理
1) 退火
軟化退火對于切削加工可以滿足要求,在鍛后熱處理已經(jīng)能防止鍛件開裂,對于擠壓變形就需要完全退火來處理。
退火工件中存在大量碳化鉻,固溶體中鉻含量降低,同時這些碳化鉻顆粒與基體構(gòu)成許多微電池,加速鋼件的腐蝕。
對于1Cr13的淬火硬度與含碳量的關(guān)系比較大,含碳量≥0.13%、鉻含量≥12.75%時,硬度>46,碳對含碳量影響大,鉻影響較小。5HRC。2Cr13的淬火硬度50HRC左右。3Crl3和4Crl3鋼淬火以后的硬度為51~56HRC
熱處理——不銹鋼的熱處理
2) 淬火以后的回火:
1Cr13淬火常用溫度是1000~1050℃,2Cr13一般采用980~1000℃,1Cr13和2Cr13的回火溫度一般在600~700℃。
對于1Cr13的設(shè)計技術(shù)要求盡量不要選在40~43HRC(401HB)的硬度范圍,在這個硬度范圍時,淬火之后的回火溫度和時間難以控制,如果必須選在在這個硬度范圍時,其熱處理淬火溫度應(yīng)該相應(yīng)降低,但是實際生產(chǎn)中的控制難度還是比較大,
其二,降低奧氏體加熱溫度會影響碳化物的固溶,沖擊性能也比較低。
第三,回火溫度在500~600℃下,組織中析出彌散度很高的碳化物,不僅耐腐蝕性低,沖擊韌性也低。
熱處理——不銹鋼的熱處理
3Cr13和4Cr13在實際生產(chǎn)中淬火溫度1000~1020℃,低溫200~300℃,耐腐蝕性好,回火硬度3Cr13≥48HRC, 4Cr13≥50HRC。高溫回火一般在600~750℃。
對于Cr13型鋼淬火以后需要在8h以內(nèi)回火,防止開裂。
(2)Cr17Ni型不銹鋼:這個鋼種是在1Cr17鐵素體不銹鋼基礎(chǔ)上添加2%Ni發(fā)展的。高溫淬火加熱時是奧氏體+鐵素體,淬火一般采用油冷,淬火組織是:馬氏體+鐵素體+少量參與奧氏體。這種鍛后容易產(chǎn)生白點,需要進(jìn)行鍛后去除白點處理。
在熱處理技術(shù)要求中往往有鐵素體含量≤15%指標(biāo)要求,但是由于含碳量的細(xì)小波動,就會造成鐵素體含量的超標(biāo)。一般需要含碳量≥0.15%,Cr在16%~17.5%,Ni在2%~2.5%。
淬火加熱溫度一般在980~1020℃,回火溫度275~350℃和550~700℃,回火后采用空冷,回火次數(shù)有時需要兩次,目的是消除參與奧氏體組織?;鼗饻囟?50~550℃區(qū)間耐腐蝕性能已經(jīng)沖擊韌性都比較低,不建議使用。
(3)熱處理加熱時建議采用保護(hù)氣氛爐,防止氧化脫碳。
1. 常用馬氏體鋼的熱處理工藝是什么?
常用馬氏體鋼的熱處理工藝包括退火、去應(yīng)力、淬火和回火,熱處理加熱保溫系數(shù)見表
不銹鋼加熱保溫時間計算表(工件的有效尺寸的選擇可以按照結(jié)構(gòu)鋼)。
中華不銹鋼網(wǎng)獲悉當(dāng)年:不銹鋼退火、回火以及正火熱處理規(guī)范。
2. 奧氏體不銹鋼熱處理工藝方法是什么?
答:1Cr18Ni9Ti是典型的(18—8型)鉻鎳奧氏體不銹鋼,由于18—8不銹鋼在固態(tài)下基本上保持著單一的奧氏體組織,在加熱和冷卻過程中不存在a→γ的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,所以除了沉淀硬化型奧氏體不銹鋼外,是不能用熱處理方法使鋼強(qiáng)化的。一般的18—8奧氏體鋼只能通過冷變形來達(dá)到強(qiáng)化的目的。
18—8鋼常用的熱處理有除應(yīng)力處理、固溶處理、敏化處理、穩(wěn)定化處理及消除σ相的熱處理。
1)去應(yīng)力退火
為了消除冷加工應(yīng)力,可加熱到300~350℃,保溫1~2h,空冷。消除焊接應(yīng)力時,一般采用850~950℃加熱,保溫1~3h,空冷或水冷。
熱處理——不銹鋼的熱處理
2)固溶處理
固溶處理工藝與淬火工藝類似,只是鋼中不發(fā)生相變,因此處理后的室溫組織是過飽和的γ一Fe固溶體而不是過飽和的α一Fe固溶體。固溶處理的主要目的是使奧氏體型不銹鋼具有優(yōu)良的耐蝕性。
固溶處理的加熱溫度,常用的是1050~1100℃。含碳量高時取上限溫度,含碳量低時 取下限溫度。在空氣爐中的熱處理加熱保溫系數(shù)見表8-1。處理后應(yīng)快冷,一般情況采用水冷,薄壁件可采用空氣冷卻。
這類鋼應(yīng)在中性或弱氧化性氣氛中加熱,為此常采用空氣爐作為加熱設(shè)備并以氨分解氣氛等作為加熱介質(zhì)。因氯化鹽會使鋼遭受腐蝕,故不宜使用鹽浴加熱。為保證加熱質(zhì)量,處理 前須將零件表面清洗干凈。
3)敏化處理
在400~800℃溫度范圍內(nèi)加熱,用以檢驗鋼的耐晶間腐蝕能力,稱為敏化處理。這個溫度范圍則稱為敏化溫度。
除特殊情況外,應(yīng)盡可能避免使鋼在敏化溫度范圍加熱。固溶處理是使析出的碳化鉻重新固溶于奧氏體中,可以用固溶處理工序來消除敏化處理的影響。
4)穩(wěn)定化處理
金屬遭受腐蝕的形式有多種。有一種腐蝕是沿著金屬表面的晶界進(jìn)行,叫做晶間腐蝕。奧氏體型不銹鋼中加入鈦、鈮等合金元素就是為了防止晶間腐蝕。穩(wěn)定化處理僅用于含鈦或鈮的鉻鎳奧氏體不銹鋼。
固溶處理后,因碳化鉻沿晶界析出,使鋼的晶間腐蝕傾向增加。因此,固溶處理后應(yīng)再進(jìn)行一次穩(wěn)定化處理,以便將碳化鉻中的碳原子轉(zhuǎn)移到碳化鈦或碳化鈮中,從而提高鋼抗晶間腐蝕的能力。穩(wěn)定化處理的工藝是:加熱到850~900℃,保溫2~6h,空冷或水冷。
5)消除σ相的熱處理
σ相是一種硬而脆的FeCr金屬間化合物,它的存在使鋼的韌性、耐腐蝕性和抗氧化性均降低。σ相最易在高鉻鐵素體中出現(xiàn)。在奧氏體一鐵素體鋼及奧氏體鋼中也可能出現(xiàn)。
σ相在高溫下可溶解于奧氏體中,它在鋼中得以存在的溫度為820℃。消除σ相的熱處理就是在高于其存在的上限溫度進(jìn)行加熱。對于1Crl8Ni9Nb來說,在850℃加熱后,σ相即會消失。隨鋼成分的不同,σ相存在的上限溫度也不相同,因此具體的加熱溫度應(yīng)通過試驗確定。
3. 鐵素體-奧氏體不銹鋼熱處理工藝是什么?
常用鐵素體-奧氏體不銹鋼熱有:0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr18Ni11Si4AlTi、00Cr18Ni5Mo3Si、00Cr25Ni5Mo2。
0Cr17Mn13Mo2N熱處理工藝是1050~1080℃℃加熱,水冷,組織是奧氏體+20~30%的δ鐵素體。
1Cr18Mn10Ni5Mo3N熱處理工藝1100~1150℃加熱,水冷。
0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti熱處理工藝950~1050℃加熱,水冷或空冷處理。
1Cr18Ni11Si4AlTi熱處理工藝950~1050℃加熱,水冷。
00Cr18Ni5Mo3Si、00Cr25Ni5Mo2熱處理工藝950~1000℃加熱,水冷。
熱處理——不銹鋼的熱處理
4. 18-8型奧氏體不銹鋼產(chǎn)品容易腐蝕的原因是什么?防止腐蝕的辦法是什么?
金屬的腐蝕類型有:連續(xù)腐蝕、晶間腐蝕、點腐蝕、應(yīng)力腐蝕等。在18-8型奧氏體不銹鋼產(chǎn)品熱處理過程中需要防止出現(xiàn)的缺陷是連續(xù)腐蝕、點腐蝕、晶間腐蝕。
1) 腐蝕原因:
不銹鋼的腐蝕是由于碳化物的存在或析出以及晶間貧鉻等原因所致,晶界區(qū)貧鉻的理論認(rèn)為,奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕是由于在時效過程中,沿晶界析出 Cr23C6,引起晶界附近的奧氏體貧Cr,使固溶體中鉻含量降至鈍化所需極限含量以下引起的。
2) 防止措施:
(1) 采用固溶處理,使基體中碳化物不析出或少析出;
(2) 在固溶處理之后,采用敏化處理,加熱溫度400~800℃,處理時間從幾十小時到1000小時以上,延長敏化處理時間目的是使析出碳化物造成的貧鉻區(qū)域借助擴(kuò)散作用從富鉻區(qū)中獲得鉻的補(bǔ)償,恢復(fù)耐腐蝕性能。
(3) 18-8型含Ti或含Nb奧氏體不銹鋼,在固溶處理之后增加穩(wěn)定化處理。穩(wěn)定化工藝:850~900℃,保溫2~4h,空冷。
5. 怎樣消除18-8型奧氏體不銹鋼的σ相?
在18-8型鉻鎳奧氏體不誘鋼中有時會出現(xiàn)σ相。當(dāng) 18-8 型鋼中含有鈦、鈮、鉬、硅等形成鐵素體元素時,因為鐵素體富鉻,促使σ相從富鉻的鐵素體中形成。σ相的形成必須有一定的溫度與時間。
純奧氏體組織的18-8 鋼沒有發(fā)現(xiàn)σ相,而鑄態(tài)18-8加鈦鋼中??砂l(fā)現(xiàn)σ相,這可能與鑄件的成分偏析有關(guān)。即局部σ相,這可能與鑄件的成分偏析有關(guān)部鐵素體中富集了較多的鉻,使σ相容易生核長大。σ相的生成導(dǎo)致鋼的脆性,同時也降低σ相在高溫下可溶解于鐵素體,在鐵鉻合金中這個上限溫度約為820℃,故對σ相引起的脆性可通過820℃ 以上的加熱或固溶處理予以消除。
1. 馬氏體不銹鋼熱處理特點是什么?
馬氏體型不銹鋼有Cr13型(低碳和中碳)、Cr17Ni型(低碳)、Cr18型(高碳),其熱處理工藝包括退火、淬火+回火,去應(yīng)力等。
(1)Cr13型不銹鋼:Cr≥12%的合金即具有不銹鋼的性能又能淬火強(qiáng)化。奧氏體化組織中存在鐵素體組織,淬火之后保留下來, Cr含量太高,加熱就會形成單相鐵素體,就不能淬火強(qiáng)化處理。
熱處理——不銹鋼的熱處理
1) 退火
軟化退火對于切削加工可以滿足要求,在鍛后熱處理已經(jīng)能防止鍛件開裂,對于擠壓變形就需要完全退火來處理。
退火工件中存在大量碳化鉻,固溶體中鉻含量降低,同時這些碳化鉻顆粒與基體構(gòu)成許多微電池,加速鋼件的腐蝕。
對于1Cr13的淬火硬度與含碳量的關(guān)系比較大,含碳量≥0.13%、鉻含量≥12.75%時,硬度>46,碳對含碳量影響大,鉻影響較小。5HRC。2Cr13的淬火硬度50HRC左右。3Crl3和4Crl3鋼淬火以后的硬度為51~56HRC
熱處理——不銹鋼的熱處理
2) 淬火以后的回火:
1Cr13淬火常用溫度是1000~1050℃,2Cr13一般采用980~1000℃,1Cr13和2Cr13的回火溫度一般在600~700℃。
對于1Cr13的設(shè)計技術(shù)要求盡量不要選在40~43HRC(401HB)的硬度范圍,在這個硬度范圍時,淬火之后的回火溫度和時間難以控制,如果必須選在在這個硬度范圍時,其熱處理淬火溫度應(yīng)該相應(yīng)降低,但是實際生產(chǎn)中的控制難度還是比較大,
其二,降低奧氏體加熱溫度會影響碳化物的固溶,沖擊性能也比較低。
第三,回火溫度在500~600℃下,組織中析出彌散度很高的碳化物,不僅耐腐蝕性低,沖擊韌性也低。
熱處理——不銹鋼的熱處理
3Cr13和4Cr13在實際生產(chǎn)中淬火溫度1000~1020℃,低溫200~300℃,耐腐蝕性好,回火硬度3Cr13≥48HRC, 4Cr13≥50HRC。高溫回火一般在600~750℃。
對于Cr13型鋼淬火以后需要在8h以內(nèi)回火,防止開裂。
(2)Cr17Ni型不銹鋼:這個鋼種是在1Cr17鐵素體不銹鋼基礎(chǔ)上添加2%Ni發(fā)展的。高溫淬火加熱時是奧氏體+鐵素體,淬火一般采用油冷,淬火組織是:馬氏體+鐵素體+少量參與奧氏體。這種鍛后容易產(chǎn)生白點,需要進(jìn)行鍛后去除白點處理。
在熱處理技術(shù)要求中往往有鐵素體含量≤15%指標(biāo)要求,但是由于含碳量的細(xì)小波動,就會造成鐵素體含量的超標(biāo)。一般需要含碳量≥0.15%,Cr在16%~17.5%,Ni在2%~2.5%。
淬火加熱溫度一般在980~1020℃,回火溫度275~350℃和550~700℃,回火后采用空冷,回火次數(shù)有時需要兩次,目的是消除參與奧氏體組織?;鼗饻囟?50~550℃區(qū)間耐腐蝕性能已經(jīng)沖擊韌性都比較低,不建議使用。
(3)熱處理加熱時建議采用保護(hù)氣氛爐,防止氧化脫碳。
1. 常用馬氏體鋼的熱處理工藝是什么?
常用馬氏體鋼的熱處理工藝包括退火、去應(yīng)力、淬火和回火,熱處理加熱保溫系數(shù)見表
不銹鋼加熱保溫時間計算表(工件的有效尺寸的選擇可以按照結(jié)構(gòu)鋼)。
中華不銹鋼網(wǎng)獲悉當(dāng)年:不銹鋼退火、回火以及正火熱處理規(guī)范。
2. 奧氏體不銹鋼熱處理工藝方法是什么?
答:1Cr18Ni9Ti是典型的(18—8型)鉻鎳奧氏體不銹鋼,由于18—8不銹鋼在固態(tài)下基本上保持著單一的奧氏體組織,在加熱和冷卻過程中不存在a→γ的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,所以除了沉淀硬化型奧氏體不銹鋼外,是不能用熱處理方法使鋼強(qiáng)化的。一般的18—8奧氏體鋼只能通過冷變形來達(dá)到強(qiáng)化的目的。
18—8鋼常用的熱處理有除應(yīng)力處理、固溶處理、敏化處理、穩(wěn)定化處理及消除σ相的熱處理。
1)去應(yīng)力退火
為了消除冷加工應(yīng)力,可加熱到300~350℃,保溫1~2h,空冷。消除焊接應(yīng)力時,一般采用850~950℃加熱,保溫1~3h,空冷或水冷。
熱處理——不銹鋼的熱處理
2)固溶處理
固溶處理工藝與淬火工藝類似,只是鋼中不發(fā)生相變,因此處理后的室溫組織是過飽和的γ一Fe固溶體而不是過飽和的α一Fe固溶體。固溶處理的主要目的是使奧氏體型不銹鋼具有優(yōu)良的耐蝕性。
固溶處理的加熱溫度,常用的是1050~1100℃。含碳量高時取上限溫度,含碳量低時 取下限溫度。在空氣爐中的熱處理加熱保溫系數(shù)見表8-1。處理后應(yīng)快冷,一般情況采用水冷,薄壁件可采用空氣冷卻。
這類鋼應(yīng)在中性或弱氧化性氣氛中加熱,為此常采用空氣爐作為加熱設(shè)備并以氨分解氣氛等作為加熱介質(zhì)。因氯化鹽會使鋼遭受腐蝕,故不宜使用鹽浴加熱。為保證加熱質(zhì)量,處理 前須將零件表面清洗干凈。
3)敏化處理
在400~800℃溫度范圍內(nèi)加熱,用以檢驗鋼的耐晶間腐蝕能力,稱為敏化處理。這個溫度范圍則稱為敏化溫度。
除特殊情況外,應(yīng)盡可能避免使鋼在敏化溫度范圍加熱。固溶處理是使析出的碳化鉻重新固溶于奧氏體中,可以用固溶處理工序來消除敏化處理的影響。
4)穩(wěn)定化處理
金屬遭受腐蝕的形式有多種。有一種腐蝕是沿著金屬表面的晶界進(jìn)行,叫做晶間腐蝕。奧氏體型不銹鋼中加入鈦、鈮等合金元素就是為了防止晶間腐蝕。穩(wěn)定化處理僅用于含鈦或鈮的鉻鎳奧氏體不銹鋼。
固溶處理后,因碳化鉻沿晶界析出,使鋼的晶間腐蝕傾向增加。因此,固溶處理后應(yīng)再進(jìn)行一次穩(wěn)定化處理,以便將碳化鉻中的碳原子轉(zhuǎn)移到碳化鈦或碳化鈮中,從而提高鋼抗晶間腐蝕的能力。穩(wěn)定化處理的工藝是:加熱到850~900℃,保溫2~6h,空冷或水冷。
5)消除σ相的熱處理
σ相是一種硬而脆的FeCr金屬間化合物,它的存在使鋼的韌性、耐腐蝕性和抗氧化性均降低。σ相最易在高鉻鐵素體中出現(xiàn)。在奧氏體一鐵素體鋼及奧氏體鋼中也可能出現(xiàn)。
σ相在高溫下可溶解于奧氏體中,它在鋼中得以存在的溫度為820℃。消除σ相的熱處理就是在高于其存在的上限溫度進(jìn)行加熱。對于1Crl8Ni9Nb來說,在850℃加熱后,σ相即會消失。隨鋼成分的不同,σ相存在的上限溫度也不相同,因此具體的加熱溫度應(yīng)通過試驗確定。
3. 鐵素體-奧氏體不銹鋼熱處理工藝是什么?
常用鐵素體-奧氏體不銹鋼熱有:0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr18Ni11Si4AlTi、00Cr18Ni5Mo3Si、00Cr25Ni5Mo2。
0Cr17Mn13Mo2N熱處理工藝是1050~1080℃℃加熱,水冷,組織是奧氏體+20~30%的δ鐵素體。
1Cr18Mn10Ni5Mo3N熱處理工藝1100~1150℃加熱,水冷。
0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti熱處理工藝950~1050℃加熱,水冷或空冷處理。
1Cr18Ni11Si4AlTi熱處理工藝950~1050℃加熱,水冷。
00Cr18Ni5Mo3Si、00Cr25Ni5Mo2熱處理工藝950~1000℃加熱,水冷。
熱處理——不銹鋼的熱處理
4. 18-8型奧氏體不銹鋼產(chǎn)品容易腐蝕的原因是什么?防止腐蝕的辦法是什么?
金屬的腐蝕類型有:連續(xù)腐蝕、晶間腐蝕、點腐蝕、應(yīng)力腐蝕等。在18-8型奧氏體不銹鋼產(chǎn)品熱處理過程中需要防止出現(xiàn)的缺陷是連續(xù)腐蝕、點腐蝕、晶間腐蝕。
1) 腐蝕原因:
不銹鋼的腐蝕是由于碳化物的存在或析出以及晶間貧鉻等原因所致,晶界區(qū)貧鉻的理論認(rèn)為,奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕是由于在時效過程中,沿晶界析出 Cr23C6,引起晶界附近的奧氏體貧Cr,使固溶體中鉻含量降至鈍化所需極限含量以下引起的。
2) 防止措施:
(1) 采用固溶處理,使基體中碳化物不析出或少析出;
(2) 在固溶處理之后,采用敏化處理,加熱溫度400~800℃,處理時間從幾十小時到1000小時以上,延長敏化處理時間目的是使析出碳化物造成的貧鉻區(qū)域借助擴(kuò)散作用從富鉻區(qū)中獲得鉻的補(bǔ)償,恢復(fù)耐腐蝕性能。
(3) 18-8型含Ti或含Nb奧氏體不銹鋼,在固溶處理之后增加穩(wěn)定化處理。穩(wěn)定化工藝:850~900℃,保溫2~4h,空冷。
5. 怎樣消除18-8型奧氏體不銹鋼的σ相?
在18-8型鉻鎳奧氏體不誘鋼中有時會出現(xiàn)σ相。當(dāng) 18-8 型鋼中含有鈦、鈮、鉬、硅等形成鐵素體元素時,因為鐵素體富鉻,促使σ相從富鉻的鐵素體中形成。σ相的形成必須有一定的溫度與時間。
純奧氏體組織的18-8 鋼沒有發(fā)現(xiàn)σ相,而鑄態(tài)18-8加鈦鋼中??砂l(fā)現(xiàn)σ相,這可能與鑄件的成分偏析有關(guān)。即局部σ相,這可能與鑄件的成分偏析有關(guān)部鐵素體中富集了較多的鉻,使σ相容易生核長大。σ相的生成導(dǎo)致鋼的脆性,同時也降低σ相在高溫下可溶解于鐵素體,在鐵鉻合金中這個上限溫度約為820℃,故對σ相引起的脆性可通過820℃ 以上的加熱或固溶處理予以消除。