不锈钢热处理

      奥氏体不锈钢基体组织为奥氏体，在加热和冷却过程中不发生马氏体相变，没有淬硬性。

     奥氏体热处理的目的是提高耐蚀性，消除第二相带来的不利影响，消除应力，或使已经加工硬化的材料得到软化。

(1)析出物生成温度

(2)合金碳化物的析出与溶解

1) 碳溶解度

     304(18Cr-8Ni)，1200℃碳的溶解度0.34%，1000℃碳的溶解度0.18%，600℃碳的溶解度0.03% 。

      304碳含量不大于0.08%，1000℃以上碳固溶于奥氏体中，由于碳原子半径小，所以温度降低时碳原子沿着晶界析出。

18Cr-8Ni

2)晶间贫铬

• 碳溶解度：温度降低，溶解度降低。 

• 碳原子半径：原子半径小，溶解度降低，沿晶界析出。 

• 稳定性：析出碳原子不稳定，与Cr、Fe产生稳定的Cr₂₃C₆或(FeCr)₂₃C₆ 。 

• 原子扩散速率 ：碳原子半径小，扩散速率较大。铬原子半径大，扩散速率较小。

(3)σ相

1）产生条件

• 620~840℃温区，长时间加热。

• 加入铁素体形成元素，如Ti、Nd等。 

• 采用形成铁素体形成元素高的焊条焊缝中。 

• 以Mn、N代Ni的奥氏体中。

2）不利影响

• 降低塑性，特别是冲击韧性。 

• σ相是富金属间化合物，形成时易导致晶间腐蚀，Cl^-介质中点蚀。

(4)δ-铁素体

1）产生条件

• 铸造的铬-镍奥氏体不锈钢，铸态化学成分不均匀，铁素体形成元素偏聚区。 

• 一些奥氏体不锈钢的焊缝组织中。

2）有利影响

• 含5-20%δ-铁素体，减少晶间腐蚀。 

• 提高屈服强度。 

• 在低应力条件下可降低应力腐蚀的敏感性。 

• 焊接时，减少焊接热裂纹形成的可能性。

3）不利影响

    压力加工时易形成裂纹(两种组织变形能力不同)。

(1) 固溶化处理

1) 固溶化处理温度：950-1150℃

2) 保温时间：比一般合金钢长20-30%。

3) 冷却：碳化物形成温度区间(450-850℃)需快冷。

     冷却方式有以下原则：

• 铬含量大于22%，且镍含量较高；

• 碳含量大于0.08%；

• 碳含量不大于0.08%但有效尺寸大于3mm的不锈钢，选用水冷；

• 碳含量不大于0.08%，有效尺寸小于3mm的不锈钢，选用风冷；

• 有效尺寸小于0.5mm的薄件可空冷。

(2) 安定化处理

     安定化处理是含Nd或Ti的奥氏体不锈钢采用的热处理方法。

1)安定化处理温度：高于铬的碳化物溶解温度(450-870℃)低于或略高于TiC和NbC的溶解温度（750-1120℃）。一般推荐为870-950 ℃。

2) 保温时间：2-4小时(依工件形状，合金元素等）。厚度或直径为25mm的保温时间2小时，超过的加计1小时。

3) 冷却：较小的冷却速度，如空冷或炉冷。

(3) 去应力退火

     奥氏体不锈钢的去应力退火工艺，应根据奥氏体不锈钢的材质、使用环境、消除应力的目的及工件形状尺寸等情况选择。

2)去应力退火的目的：

• 去除残余应力，降低应力腐蚀破裂；

• 保证工件最终尺寸的稳定性。
  

3) 应力腐蚀破坏

4) 去应力退火方法

说明：表中方法顺序为优先选择顺序

A：1010-1120℃加热保温后缓慢冷却。

B：850-900℃加热保温后缓慢冷却。

C：1010-1120℃加热保温后快速冷却。

D：480-650 ℃加热保温后缓慢冷却。

E：430-480 ℃加热保温后缓慢冷却。

F：200-480 ℃加热保温后缓慢冷却

保温时间：按每25mm，保温1-4h，较低温度时采用较长保温时间。

注：

•在较强应力腐蚀环境工作，最好选用Ⅰ类钢A处理，或Ⅱ类钢B处理。 

•工件在制作过程中，产生敏化情况下应用。 

•如果工件在最终加工后进行C处理时，此时可采用A或B处理。