Värmebehandling av austenitiskt rostfritt stål

De mest grundläggande legeringselementen i austenitiskt rostfritt stål är krom och nickel. Den representativa kvaliteten är austenitiskt rostfritt krom-nickel med en kromhalt på ca 18% och en nickelhalt på ca 8%. Grundämnesförhållandet krom och nickel säkerställer i princip att stålets struktur är stabil austenit. Austenitiskt rostfritt stål har utvecklats snabbt. För att möta behoven för olika förhållanden tillsätts andra legeringselement på basis av 18-8 stål, vilket ger denna typ av rostfritt stål bättre prestanda. Den organisatoriska strukturen hos austenitiskt rostfritt stål bestämmer att dess mekaniska egenskaper kännetecknas av låg hållfasthet och hög plasticitet och seghet. I mitt lands standarder för rostfritt stål är den givna draghållfastheten för austenitiskt rostfritt stål i allmänhet 480~520N/mm2, och vissa är 400N/mm2. Enligt standarden ges inga slagprovsvärden för austenitiska rostfria smide och valsade produkter. Faktum är att slagenergin för austenitiskt rostfritt stål efter lösningsvärmebehandling kan nå 120J eller högre. De mekaniska egenskaperna hos austenitiskt rostfritt stål kan inte justeras genom värmebehandling. Austenitiskt rostfritt stål av typen 18-8 är korrosionsbeständigt mot oxiderande medier som luft, utspädd salpetersyra eller medelkoncentration av salpetersyra och koncentrerad svavelsyra. Den har god korrosionsbeständighet i natriumhydroxid- och kaliumhydroxidlösningar inom ett ganska brett intervall av koncentrationer och temperaturer. Det är dock inte korrosionsbeständigt i reducerande medier som saltsyra och svavelsyra, inte heller i koncentrerad salpetersyra. Dessutom, när austenitiskt rostfritt stål långsamt kyls i intervallet 850 ~ 400 grader efter uppvärmning, kommer kromkarbider att fällas ut från korngränserna, vilket orsakar lokala kromfattiga områden vid korngränserna, vilket orsakar intergranulär korrosion. Den intergranulära korrosionsbeständigheten hos austenitiskt rostfritt stål är relaterad till kolinnehållet. Ju lägre kolhalt, desto starkare intergranulär korrosionsbeständighet. Austenitiskt rostfritt stål är känsligt för spänningskorrosionssprickor. Nickelhalten i stål spelar en viktig roll för att förbättra motståndskraften mot spänningskorrosion. Beroende på den kemiska sammansättningen och syftet med värmebehandling inkluderar de värmebehandlingsmetoder som vanligtvis används för austenitiskt rostfritt stål lösningsbehandling, stabiliseringsglödgningsbehandling, avspänningsbehandling och sensibiliseringsbehandling.

(1) Lösningsvärmebehandling

Lösningsbehandling av austenitiskt rostfritt stål är en processmetod där stålet värms upp till en viss temperatur vid vilken överskottsfasen är helt upplöst i den fasta lösningen och sedan snabbt kyls efter att ha hållits under en viss tid. Syftet med lösningsvärmebehandlingen av austenitiskt rostfritt stål är att lösa upp de legeringskarbider som producerats eller fällts ut i de tidigare bearbetningsstegen, såsom (FeCr) 23C6, etc. och o fas in i austeniten, och erhålla en enda austenitstruktur (vissa kan innehålla en liten mängd 8 ferrit) för att säkerställa att materialet har goda mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet, och helt eliminera stress och kallbearbetningshärdning. Lösningsbehandling är lämplig för austenitiskt rostfritt stål oavsett sammansättning och kvalitet. Lösningsbehandling kan avsevärt förbättra korrosionsbeständigheten hos rostfritt stål, eliminera arbetshärdning, minska hårdhet etc. Den huvudsakliga bearbetningstekniken är att värma stålet till 1050~1150C, hålltiden beräknas enligt materialtjockleken eller diametern (ca 1h för varje 25 mm), och vattensläckning används mest för kylning.

(2) Stabiliseringsvärmebehandling

Stabiliseringsvärmebehandling arrangeras vanligtvis efter lösningsbehandling och används vanligtvis för 18-8 stål som innehåller tantal och tantal. Syftet med stabiliseringsvärmebehandling av austenitiskt rostfritt stål som innehåller tantal och tantal är att maximera effektiviteten av anti-intergranulär korrosion. Eftersom kromkarbid är helt upplöst, medan tantalkarbid inte är helt upplöst och helt utfälld under kylningsprocessen, är det omöjligt för kol att bilda kromkarbid, vilket effektivt eliminerar förekomsten av intergranulär korrosion. Huvudbehandlingsprocessen ordnas i allmänhet efter lösningsbehandling. Stålet är uppvärmt till 850~950 grader och helt isolerat. Isoleringstiden baseras på tjockleken eller diametern (cirka 2 timmar för varje 25 mm isolering). Efter isolering används luftkylning eller ugnskylning. Stålkvaliteter utan tantal eller tantal kan inte stabiliseras, annars blir effekten kontraproduktiv.

(3) Stressavlastande värmebehandling

Syftet med stressavlastande värmebehandling av austenitiskt rostfritt stål är: Ⅰ. För att förbättra materialets skikthållfasthet och utmattningshållfasthet utan att ändra materialets plasticitet. Ⅱ. Eliminera tendensen till spänningskorrosion som kan orsakas av inre spänningar. Den huvudsakliga behandlingsprocessen är: För ändamål Ⅰ kan den värmas till en lägre temperatur (300 ~ 350 grader C) i 1 ~ 2 timmar och sedan luftkylas. För ändamål Ⅱ måste uppvärmningstemperaturen vara över 800 grader C och sedan snabbt kylas efter isolering. För stål som innehåller tantal eller tantal används långsam kylning efter isolering.
(4) Sensibiliseringsbehandling

Sensibiliseringsbehandling är faktiskt inte en värmebehandlingsmetod som bör användas i produktionsprocessen av austenitiskt rostfritt stål eller dess produkter. Istället är det en procedur som används vid testning av den intergranulära korrosionsbeständigheten hos austenitiskt rostfritt stål. Sensibiliseringsbehandling är i huvudsak en behandling som gör austenitiskt rostfritt stål mer känsligt för intergranulär korrosion. För vissa speciella användningstillfällen, för att striktare utvärdera materialets intergranulära korrosionsbeständighet, i vissa standarder, är sensibiliseringssystemet för austenitiskt rostfritt stål strängare, och olika sensibiliseringssystem används enligt den framtida användningstemperaturen för arbetsstycket och arbetsstycket. materialets kolhalt och om det innehåller tantalelement. Vissa styr även uppvärmnings- och kylningshastigheten för sensibiliseringsbehandlingen. När man bestämmer den intergranulära korrosionstendensen hos austenitiskt rostfritt stål bör man därför vara uppmärksam på det sensibiliseringssystem som används.

(5) Kallbearbetningsförstärkning och avspänningsbehandling av austenitiskt rostfritt stål

Austenitiskt rostfritt stål kan inte förstärkas med värmebehandlingsmetoder, men det kan förstärkas genom kallbearbetningsdeformation (kallhärdning, deformationsförstärkning), vilket kommer att öka styrkan och minska plasticiteten. Efter kallbearbetning av deformationsförstärkning har austenitiskt rostfritt stål eller produkter (fjädrar, bultar, etc.) stor bearbetningsspänning. Förekomsten av denna spänning ökar känsligheten för spänningskorrosion när den används i en spänningskorrosionsmiljö och påverkar dimensionernas stabilitet. För att minska stress kan avstressningsbehandling användas. I allmänhet värms den till 280 ~ 400 grader och hålls i 2h ~ 3h, sedan luftkyld eller långsamt kyld. Stressavlastningsbehandling kan inte bara minska produktens spänning, utan också förbättra hårdhetsstyrkan och elasticitetsgränsen utan en betydande förändring av töjningen.

(6) Några problem som bör noteras vid värmebehandling av austenitiskt rostfritt stål.

Först och främst bör uppmärksamhet ägnas åt det rimliga valet av uppvärmningstemperaturen för lösningsbehandling av austenitiskt rostfritt stål. I materialstandarden för austenitiskt rostfritt stål är det specificerade temperaturintervallet för lösningsuppvärmning relativt brett. I verklig värmebehandlingsproduktion kan den specifika sammansättningen, innehållet, användningsmiljön, möjliga felformen och andra faktorer hos stålet anses rimligt välja den optimala uppvärmningstemperaturen. Försiktighet bör dock iakttas för att förhindra att smältvärmetemperaturen blir för hög, eftersom om lösningsbehandlingens uppvärmningstemperatur är för hög kan kornen av materialet som har förfinats genom smidning och valsning växa. Förgrovningen av kornen kommer att orsaka vissa negativa konsekvenser. För det andra bör uppmärksamhet ägnas åt effekten av stabiliseringsbehandling på prestandan för det fasta lösningstillståndet. För austenitiskt rostfritt stål innehållande stabiliserande element, när värmebehandlingen i fast lösning följs av stabiliseringsbehandling, tenderar de mekaniska egenskaperna att minska. Detta fenomen uppstår i styrka, plasticitet och seghet. Orsaken till hållfasthetsminskningen kan vara att det starka karbidbildande elementet bor under stabiliseringsbehandlingen kombineras med mer kol för att bilda TiC, vilket minskar förstärkningsgraden av kol i den fasta austenitlösningen. Dessutom kommer TiC också att växa i värme- och isoleringsprocessen, vilket också påverkar hållfastheten.
För det tredje bör uppvärmningstemperaturen för stabiliseringsbehandling inte vara för hög och väljs i allmänhet mellan 850 ~ 930 grader. Austenitiskt rostfritt stål bör inte utsättas för flera behandlingar av fast lösning, eftersom uppvärmning av flera fasta lösningar kommer att orsaka korntillväxt och negativt påverka materialets prestanda. Samtidigt bör man vara uppmärksam på föroreningar under bearbetningen och när de väl är förorenade bör åtgärder vidtas för att eliminera föroreningarna.