五金件通用材料不锈钢的固溶和时效—综述篇

来源:热处理工艺问答作者:王忠诚

奥氏体不锈钢1913年在德国问世。奥氏体不锈钢,是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。分类:Fe-Cr-Ni(主体);Fe-Cr-Mn。钢中含Cr约18%、Ni8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织[1]。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。

1.2国内外奥氏体不锈钢牌号对比

国内外奥氏体不锈钢牌号对比

表1-2

1.3316L奥氏体不锈钢

钢中含Cr约18%、Ni8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化。如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外,如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性[2]。

1.4316L奥氏体不锈钢的发展及应用

316L不锈钢(00Cr17Ni14Mo2)属于美国20世纪70年代AISI300奥氏体不锈钢系列产品。它是经典的18-8(Cr-Ni)不锈钢成分改型合金,是为改善耐腐蚀性能而发展的一种Cr-Ni-Mo型超低碳不锈钢[3]。具有良好的腐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能;冲压、弯曲等热加工性好,无热处理硬化现象,无磁性、用于家庭用品(餐具、橱柜、锅炉、热水器),汽车配件,医疗器具,建材,化学,食品工业,船舶部件。根据不同的要求,其常的热处理工艺主要有:固溶处理、稳定化处理和去应力处理等,由于其应用的广泛性其热处理工艺的研究对生产有很好的指导意义[4]。

1.5奥氏体不锈钢的热处理

1.5.1奥氏体不锈钢的固溶处理

固溶处理的目的是提高不锈钢耐腐蚀和抗晶间腐蚀的能力。由于奥氏体不锈钢在热处理过程中不发生相变,固溶处理就是把奥氏体不锈钢加热到1050℃-1100℃,使含合金元素的碳化物溶解到奥氏体固溶体中去,成为单相的过饱和固溶体,快冷后将高温下得到的单相奥氏体组织保持到室温。传统的工艺是将终锻温度为900℃-950℃的锻件空冷到室温,然后再重新加热到1000℃-1050℃进行固量能源。为了改变这种不合理工艺,合理利用锻造余热进行固溶处理,提高了劳动效率,同时,减少能源损耗。经过反复试验,最终确定利用锻造余热固溶处理:锻后即刻回炉升温至1050℃,根据锻件的有效截面保温40min,迅速水冷至常温。锻件应完全浸没水中,用水循环,且水温不可超过60℃。水冷过程中,应时刻注意水温,跟班检验使用低温测温仪及时测量水温。

1.5.2奥氏体不锈钢的时效处理

指金属或合金工件(如低碳钢等)经固溶处理,从高温淬火或经过一定程度的冷加工变形后,在较高的温度放置或室温保持其性能,形状,尺寸随时间而变化的热处理工艺。一般地讲,经过时效,硬度和强度有所增加,塑性韧性和内应力则有所降低。含碳较高的钢,淬火后立即获得很高的硬度,但其塑性变得很低。而铝合金淬火后,强度或硬度并不立即达到峰值,其塑性非但未下降,反而有所上升。经相当长时间(例如4~6昼夜)的室温放置后,这种淬火合金的强度与硬度显著提高,而塑性则有所下降。这种淬火合金的强度和硬度随时间而发生显著变化的现象,叫做时效。室温下进行的时效叫自然时效,在一定温度下进行的时效叫人工时效。时效处理是把材料有意识地在室温或较高温度存放较长时间,使之产生时效作用的工艺。本实验所用到的是人工时效处理。

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