不銹鋼從20世紀(jì)初發(fā)明至今不足百年的時(shí)間捆毫，但其發(fā)展和應(yīng)用的勢頭卻異常迅猛靠胜。 特別是從20世紀(jì)60年代末以來，全世界不銹鋼的產(chǎn)量基本保持年均 4％的增長率，不銹鋼的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大到了國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域刽辙。不銹鋼之所以能得到如此迅猛的發(fā) 展，一個(gè)重要的因素是其具有耐蝕、耐熱性。不銹鋼熱處理工藝的優(yōu)劣對不銹鋼的耐蝕宏胯、 耐熱性有很大影響，而且對不銹鋼的加工性能起著決定性的作用本姥。因此肩袍，不銹鋼的熱處 理工藝在不銹鋼的生產(chǎn)過程中一直處于十分重要的地位。

　　1.不銹鋼熱處理的特點(diǎn)

　　不銹鋼的熱處理是為了改變其物理性能婚惫、力學(xué)性能氛赐、殘余應(yīng)力及恢復(fù)由于預(yù)先加工和加熱受到嚴(yán)重影響的抗腐蝕能力，以便得到不銹鋼的最佳使用性能或者使不銹鋼能夠進(jìn)行進(jìn)一步的冷先舷、熱加工艰管。所謂的熱處理就是針對不同組織、不同類型的不銹鋼進(jìn)行相 應(yīng)的退火蒋川、淬火與回火牲芋、正火等處理。

　　不銹鋼是一種特殊的鋼種捺球，鋼中的鎳街图、鉻含量很高，由于鎳懒构、鉻等合金化元素的存 在，其熱處理具有普通鋼熱處理所不具備的特點(diǎn)：

　　●加熱溫度較高耘擂，加熱時(shí)間也相對較長胆剧。

　　●不銹鋼的導(dǎo)熱率低，在低溫時(shí)溫度均勻性差。

　　●奧氏體型不銹鋼高溫膨脹較嚴(yán)重秩霍。

　　●爐內(nèi)氣氛控制很重要篙悯，要防止出現(xiàn)滲碳、滲氮及脫碳和過氧化現(xiàn)象铃绒。

　　●不銹鋼的表面光澤對產(chǎn)品的使用及價(jià)格有決定性的影響鸽照，熱處理時(shí)產(chǎn)生的氧化 鐵皮，將嚴(yán)重影響表面光澤颠悬。

　　●要確保避免不銹鋼表面的劃傷及防 II：熱處理時(shí)產(chǎn)生變形矮燎。不銹鋼按其組織可以分為奧氏體、馬氏體和鐵素體三類（此外還有沉淀硬化型赔癌、鐵素體奧氏體型 等）诞外，這三類不銹鋼的熱處理無論是處理方法還是目的都不盡相同。

　≡制薄① 奧氏體型不銹鋼

　　這類不銹鋼應(yīng)用最廣泛峡谊，使用量也最大。其特點(diǎn)是在常溫下為奧氏體組織刊苍，不發(fā)生相變既们，不能通過熱處理使其硬化，但可以用冷加工進(jìn)行硬化正什。常用熱處理方法是固溶處理啥纸。

　　② 鐵素體型不銹鋼

　　這類不銹鋼一般沒有 ν-α 轉(zhuǎn)變埠忘，在高溫和常溫下都是鐵素體組織脾拆，沒有相變。但是當(dāng)鋼中含有一定量的碳莹妒、氮等奧氏體形成元素時(shí)名船，在高溫下也能形成奧氏體組織，此類鋼不能通過熱處理使之強(qiáng)化旨怠，只能進(jìn)行退火處理渠驼，消除內(nèi)應(yīng)力，便于進(jìn)一步加工鉴腻。

　∶陨取③ 馬氏體型不銹鋼

　　這類不銹鋼有明顯的相變點(diǎn)，在高溫下為奧氏體組織爽哎，冷卻時(shí)可以發(fā)生馬氏體相變蜓席，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織而硬化。因?yàn)槠浜t高课锌，淬透性好厨内，可以采用淬火祈秕、回火等多種熱處理方法。

　　本文就應(yīng)用較為廣泛的三類不銹鋼分別論述其熱處理方法及特點(diǎn)雏胃。

　　2.奧氏體不銹鋼

　　奧氏體不銹鋼的代表鋼種是 18-8 鋼（304）请毛，因?yàn)槭菉W氏體組織，所以具有無磁性 且沒有淬硬性等特點(diǎn)瞭亮。由于該鋼種不發(fā)生相變方仿，其熱處理就是加熱到高溫（一般在1000℃以上），奧氏體再結(jié)晶的同時(shí)统翩，使在加工中產(chǎn)生的碳化物和仙蚜。相分解物固溶到奧 氏體中，然后快速冷卻唆缴，使碳呈固溶狀態(tài)的奧氏體保持到常溫鳍征，這―處理過程即為固溶處理。表 1 為奧氏體不銹鋼的參考退火溫度面徽。 

表 1：奧氏體不銹鋼參考退火溫度

 

　　奧氏體不銹鋼加熱溫度主要是依據(jù)碳化物的固熔速度而確定的艳丛，有資料指出像 304鋼的碳化物在 1065℃時(shí)固溶需要 3 分鐘，在 1176℃需要 1．5 分鐘趟紊，在 1000℃則需要 長達(dá) 10 分鐘氮双。從這個(gè)角度而言，加熱溫度越高越好霎匈，但加熱溫度偏高同時(shí)又可能引起晶粒過分長大戴差、氧化鐵皮增厚等缺陷。因?yàn)閵W氏體型不銹鋼無法通過相變來細(xì)化晶粒铛嘱， 如果晶粒過大暖释，會使材料的抗拉強(qiáng)度明顯下降。

　　就加熱時(shí)間而言墨吓，不銹鋼的導(dǎo)熱率低（特別是在低溫時(shí)）球匕，升到高溫后（700―800℃） 導(dǎo)熱率才有提高。所以帖烘，對于斷面大的奧氏體不銹鋼都需要預(yù)熱到 700～800℃亮曹，然后 再快速升溫，對于斷面小的奧氏體不銹鋼（如帶鋼）如果升溫速度過慢秘症，碳化物會充分析出照卦，就會導(dǎo)致固溶時(shí)間過長，美國阿姆科公司曾制定過一個(gè)經(jīng)典的加熱時(shí)間表（見表2乡摹、表 3）役耕。 由于不銹鋼中的鉻形成的鉻基氧化物在酸洗中較難去除，因此在熱處理時(shí)要控制鉻基氧化物的形成聪廉，對于有特殊要求的不銹鋼瞬痘，可采用光亮退火形式進(jìn)行熱處理氏义。

表 2：奧氏體不銹鋼固溶處理保溫時(shí)間

 

表 3：奧氏體不銹鋼固溶處理加熱時(shí)間

 

　　為防止已固溶的碳化物析出，冷卻速度也很重要图云，特別是在 600～700℃時(shí)，碳化物析出較多而發(fā)生敏化邻邮，所以必須進(jìn)行快速冷卻竣况。由于奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱率低，對于斷 面較大的材料筒严，無論怎樣快冷丹泉，中心部位的冷卻程度仍然很慢，往往因碳化物析出較多而發(fā)生敏化鸭蛙。所以在實(shí)際生產(chǎn)中摹恨，斷面較大的材料一般考慮采用加入 Ti、Nb 等元素的穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼娶视，因?yàn)?Ti晒哄、Nb 等元素對碳親和力較大，這類穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼（如 321肪获、347 等）可以不需要水淬或其它快速冷卻措施進(jìn)行快冷寝凌。

　　3.鐵素體不銹鋼

　　鐵素體不銹鋼是以鉻為主要合金元素，其含量為 12％～30％Cr孝赫。此類鋼為單相組 織较木，沒有相變，具有強(qiáng)磁性青柄。其典型的代表鋼種是 430伐债。美國在 6 0 年代以降低不銹鋼 成本為目標(biāo)開發(fā)的廉價(jià)不銹鋼種 409，廣泛地應(yīng)用于汽車致开、摩托車的消音器和下水管道 等峰锁，也是屬于鐵素體刁；銹鋼這一類喇喉。

　　該鋼種無淬透性祖今，同奧氏體鋼一樣不能通過熱處理使其硬化，而且由于加熱引起的 晶粒長大比奧氏體鋼既快且晶粒度又大拣技。因此在熱處理時(shí)為避免晶粒長大以及發(fā)生奧氏體相變千诬，加熱溫度不宜過高，―般退火最高加熱溫度不超過 850℃膏斤。表 4 為鐵素體不銹鋼的參考退火溫度徐绑。

表 4：鐵素鐵不銹鋼的參考退火溫度

　　鐵素體不銹鋼在退火處理時(shí)，一定要縮短在 370～550℃溫度范圍內(nèi)的停留時(shí)間莫辨，特別是對于高鉻的鐵素體不銹鋼傲茄。材料如果在此溫度范圍內(nèi)停留時(shí)間過長毅访，很容易發(fā)生475℃脆性現(xiàn)象，即硬度增高盘榨，延伸率大幅下降喻粹，甚至為零，同時(shí)材料的耐蝕性也降低草巡。 有實(shí)驗(yàn)表明：27Cr 鋼在 475℃加熱 100 小時(shí)后守呜，材料在常溫時(shí)的抗拉強(qiáng)度增加 50％， 屈服強(qiáng)度增加 l50％山憨，而延伸率為零查乒。此外該鋼種的焊接性能差（焊縫熱影響區(qū)晶粒粗大且脆）。

　　4.馬氏體不銹鋼

　　馬氏體不銹鋼同前兩種不銹鋼的特性明顯不同郁竟，顧名思義玛迄，就是從高溫奧氏體狀態(tài)快冷（淬火）轉(zhuǎn)變成馬氏體組織而成的。這類不銹鋼有明顯的相變點(diǎn)棚亩，可以通過淬火而硬化蓖议。而且因其含鉻高，淬透性好蔑舞，回火時(shí)可以在較大范圍內(nèi)調(diào)整其強(qiáng)度和韌性拒担，因此， 馬氏體不銹鋼既可以作結(jié)構(gòu)鋼用攻询，也可以作工具鋼用从撼。

　　馬氏體不銹鋼作為工具鋼用時(shí)，處于淬火狀態(tài)钧栖。為進(jìn)行淬火低零，必須加熱升溫到臨界 點(diǎn)以上，以便碳化物固溶到奧氏體中拯杠。在升溫使碳化物固溶時(shí)掏婶，因碳擴(kuò)散速度較慢，為得到均勻的奧氏體組織潭陪，力口熱溫度一般要比臨界點(diǎn)溫度高 50℃以上雄妥，而且還必須有 一定的保溫時(shí)間，以便使碳化物充分依溯、均勻溶解老厌。當(dāng)然，加熱時(shí)間過長黎炉、加熱溫度過高會造成馬氏體組織不均勻枝秤，殘余奧氏體組織增多，從而使材料內(nèi)部因膨脹差而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力慷嗜。

　　馬氏體鋼是熱裂紋敏感性鋼種淀弹，該鋼種在低溫時(shí)導(dǎo)熱率低丹壕，快速加熱時(shí)極易產(chǎn)生裂 紋，因此在處理大斷面材料時(shí)薇溃，應(yīng)該先預(yù)熱菌赖，然后再快速升溫。表 5 為馬氏體不銹鋼的 參考退火溫度沐序。

表 5：馬氏體不銹鋼的參考退火溫度

 

　　在作結(jié)構(gòu)鋼用時(shí)盏袄，應(yīng)在淬火的基礎(chǔ)上進(jìn)行回火（調(diào)質(zhì)狀態(tài)）。馬氏體不銹鋼有回火脆性薄啥，回火溫度一般不應(yīng)低于 580℃。從回火溫度冷卻時(shí)逛尚，為避免回火脆性一般采用油 冷垄惧；有時(shí)為了得到較高的屈服極限袜漩，也可以采用空冷栏尚，但這時(shí)結(jié)構(gòu)鋼的一個(gè)重要力學(xué)指標(biāo)沖擊值會下降。需注意的是馬氏體不銹鋼在淬火后黔寇，應(yīng)盡快回火滤钱，如不能盡快回火觉壶， 材料易產(chǎn)生裂紋。

　　5.沉淀硬化型不銹鋼

　　奧氏體件缸、鐵素體铜靶、馬氏體三類不銹鋼雖然應(yīng)用面較廣，但作為結(jié)構(gòu)鋼使用他炊，還存在著一些難以克服的缺陷争剿。奧氏體型不銹鋼屈服強(qiáng)度較低，只有 200N/mm2 左右痊末，不宜作 為結(jié)構(gòu)鋼使用蚕苇；而馬氏體不銹鋼雖然可以通過淬火、回火等熱處理形式獲得較高的屈服 強(qiáng)度凿叠，但其耐蝕性較差涩笤。對于那些要求最佳抗蝕性能與最大強(qiáng)度的用途，開發(fā)出了新型的 Cr－Ni 不銹鋼——沉淀硬化型不銹鋼（也稱 PH 不銹鋼）盒件。

　　這種新型不銹鋼的熱處理包括均勻化蹬碧、完全退火、固溶熱處理履恩、時(shí)效處理和轉(zhuǎn)變冷 卻锰茉。其特點(diǎn)是：

　　●完全退火狀態(tài)較軟，易于再加工切心。

　　●通過適當(dāng)?shù)臅r(shí)效處理可獲得要求的力學(xué)性能飒筑。

　　●具有與同類不銹鋼一樣的耐蝕性片吊，提高了抗應(yīng)力腐蝕斷裂的性能。

　　●轉(zhuǎn)變冷卻適用于低于某溫度的冷卻协屡。常用的沉淀硬化型不銹鋼是馬氏體型俏脊，其 代表鋼種是 631（0Crl7Ni7A1）。該鋼種的熱處理是先進(jìn)行固溶處理肤晓，在材料 加熱到 1000～1100℃后快冷爷贫，然后根據(jù)不同的力學(xué)性能要求，在不同溫度下 進(jìn)行時(shí)效處理补憾，如 621℃漫萄、565℃、510℃時(shí)效盈匾。

　　6.結(jié)束語

　　從以上分析可以看出腾务，不銹鋼的熱處理是比較復(fù)雜的，要根據(jù)不同鋼種的特點(diǎn)削饵，采取不同的熱處理方式岩瘦，才能夠滿足用戶不同的要求。

 

來源：軋鋼之家