《不锈钢之热处理》

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,不锈钢之热处理,不锈钢之热处理,2024/10/1,2,随着冶金技术的发展，各类优质不锈钢不断出现。尽管冶金行业可以不断研发优质钢种，但是需要正确的热处理才能更好的发挥不锈钢的功能。,不同钢种的不锈钢加热冷却过程中，基体组织转变不同，碳、氮化物以及金属间化合物生成转变不同，对不锈钢的性能影响不同。因此，在不锈钢热处理过程中应根据钢种和使用目的选择合适的热处理工艺。,前言、不锈钢热处理,.,2022/9/214随着冶金技术的发展，各类优质不锈钢不断出,2024/10/1,3,一、奥氏体不锈钢热处理,二、铁素体不锈钢热处理,三、马氏体不锈钢热处理,四、析出硬化不锈钢热处理,目 录,.,2022/9/215一、奥氏体不锈钢热处理目 录.,2024/10/1,4,1.,奥氏体不锈钢热处理目的,(1),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。,(2),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。,一、奥氏体不锈钢热处理,.,2022/9/2161.奥氏体不锈钢热处理目的(1)奥氏体不,2024/10/1,5,析出物生成温度,2.,热处理的理论基础,1000,800,600,400,200,Cr,23,C,6,析出温度范围,(,约,450870),相析出温度范围,(,约,620840),Ti,安定化处理温度范围,(,约,870950),固溶化热处理温度范围,(,约,9501100,),-Fe,生成温度范围,(,约,1100,以上,),一、奥氏体不锈钢热处理,.,2022/9/217析出物生成温度2.热处理的理论基础100,2024/10/1,6,合金碳化物的析出与溶解,2.,热处理的理论基础,18Cr-8Ni,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。,0.34%,0.18%,0.03%,一、奥氏体不锈钢热处理,.,2022/9/218合金碳化物的析出与溶解2.热处理的理论基,2024/10/1,7,合金碳化物的析出与溶解,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,生产稳定的,Cr,23,C,6,或,(FeCr),23,C,6,。,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。,贫铬区,固溶化处理,一、奥氏体不锈钢热处理,.,2022/9/219合金碳化物的析出与溶解2)晶间贫铬碳溶解,2024/10/1,8,相,2.,热处理的理论基础,相,1,）产生条件,620840,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,1,）产生条件,降低塑性，特别是冲击韧性。,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。,一、奥氏体不锈钢热处理,.,2022/9/2110相2.热处理的理论基础相1）产生条,2024/10/1,9,-铁,素体,2.,热处理的理论基础,-,铁素体,1,）产生条件,铸造的铬,-,镍奥氏体不锈钢，铸态化学成份不均匀，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,1,）产生条件,含,5-20%-,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,),。,一、奥氏体不锈钢热处理,.,2022/9/2111-铁素体2.热处理的理论基础-铁素,2024/10/1,10,3.,热处理工艺,(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。,一、奥氏体不锈钢热处理,.,2022/9/21123.热处理工艺(1)固溶化处理1),2024/10/1,11,(1),固溶化处理,一、奥氏体不锈钢热处理,.,2022/9/2113(1)固溶化处理一、奥氏体不锈钢热处,2024/10/1,12,3.,热处理工艺,(2),安定化处理,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。,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。,一、奥氏体不锈钢热处理,.,2022/9/21143.热处理工艺(2)安定化处理安定化,2024/10/1,13,3.,热处理工艺,(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。,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。,一、奥氏体不锈钢热处理,.,2022/9/21153.热处理工艺(3)去应力退火奥氏体,2024/10/1,14,3),应力腐蚀破坏,一、奥氏体不锈钢热处理,.,2022/9/21163)应力腐蚀破坏一、奥氏体不锈钢热处,2024/10/1,福欣特殊鋼專案組組內教育訓練,15,(3),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,类钢,A,处理，或,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。,一、奥氏体不锈钢热处理,.,2022/9/21福欣特殊鋼專案組組內教育訓練17(3)去,2024/10/1,16,1.,铁素体不锈钢热处理目的,(1),铁素体不锈钢一般情况下是稳定的单相铁素体 组织，加热冷却过程中不发生马氏体相变，不能淬硬化。,(2),铁素体不锈钢热处理的目的是消除或减弱在生产工序中可能产生的第二相及其带来的不利影响。,相脆性：,540-815,长期停留，,相硬而脆的，降低钢的塑性和耐蚀性。,475,脆性：,400-500,长期停留，形成富,Cr,相与母相共格引起点阵畸变和内应力。强度升高，韧性降低、耐蚀性降低。,高温脆性：含有一定量的,C,、,N,等间隙元素，加热到,950,以上再冷却下来时，形成 铬的碳、氮化物，降低钢的韧性和耐蚀性。,二、铁素体不锈钢热处理,.,2022/9/21181.铁素体不锈钢热处理目的(1)铁素体,2024/10/1,17,2.,铁素体不锈钢热处理工艺,(1),退火,退火温度：,700-800,保温时间：,30min+,厚度,1min/mm,405,650-815,空冷或水冷,430,705-790,815-900,空冷或炉冷,炉冷到,600,（,5-10/h,）然后空冷,430F,705-790,空冷或水冷,442,760-830,空冷或水冷,446,760-830,空冷或水冷,备注：保温时间一般为,1-2h,薄,物（厚度,2-3mm,）,3-5min,二、铁素体不锈钢热处理,.,2022/9/21192.铁素体不锈钢热处理工艺(1)退火退,2024/10/1,18,二、铁素体不锈钢热处理,2.,铁素体不锈钢热处理工艺,(2),去应力退火,退火温度：,700-760,或者,230-370,保温时间：,1.5-2h,冷却：先以,50/min,冷却到,600,，然后空冷。,.,2022/9/2120二、铁素体不锈钢热处理2.铁素体不锈钢,2024/10/1,19,2.,铁素体不锈钢热处理工艺,(2),去应力退火,退火温度：,700-760,或者,230-370,保温时间：,1.5-2h,冷却：先以,50/min,冷却到,600,，然后空冷。,(3),高纯铁素体退火,退火温度：,900-1050,保温时间：,1-2h,。,冷却：快冷。,二、铁素体不锈钢热处理,.,2022/9/21212.铁素体不锈钢热处理工艺(2)去应力,2024/10/1,20,1.,马氏体不锈钢热处理目的,马氏体不锈钢加热冷却过程中发生马氏体相变，具有淬 硬性，通过调整碳、铬、钼等合金元素的含量和应用热处理的方法获得所需要的力学性能，满足不同的使用要求。,三、马氏体不锈钢热处理,.,2022/9/21221.马氏体不锈钢热处理目的 马氏体不,2024/10/1,21,2.,马氏体不锈钢热处理理论基础,(1),加热转变,通过淬火可以硬化的钢，钢的奥氏体体化是一个重要的过程。,奥氏体化过程中碳原子的扩散是关键。,合金元素的含量和种类对碳原子的影响，使奥氏体形成和均匀化过程复杂化。如，,Cr,使共析点左移、与,C,形成碳化物影响扩散，影响奥氏体的形成。,三、马氏体不锈钢热处理,.,2022/9/21232.马氏体不锈钢热处理理论基础(1),2024/10/1,22,2.,马氏体不锈钢热处理理论基础,(2),冷却转变,钢在冷却时，发生珠光体型转变、贝氏体型转变和马氏体体转变。,合金元素对,Ms,点的影响，,Cr,、,Ni,等降低,Ms,点，增强奥氏体稳定性，为其获得马氏体组织提供有利条件。,淬火马氏体高强度原因：,碳,和合金元素固溶强化、马氏体条片周界及马氏体内位错密度的综合影响。,马氏体较低韧性的原因：碳对马氏体形态（板条状和针状为主）以及亚结构（位错和孪晶）的影响。,三、马氏体不锈钢热处理,.,2022/9/21242.马氏体不锈钢热处理理论基础(2),2024/10/1,23,2.,马氏体不锈钢热处理理论基础,(3),淬火回火转变,淬火钢脆性较大，一般需经过回火后才能应用于工程中。马氏体不锈钢回火也遵循四个阶段的规律。但是要获得与碳含量相同的碳钢同样的强度和硬度，需提高回火温度和延长保温时间。,淬火马氏体分解,：,(0-250),钢中过饱和碳析出，结构大致为,Fe,X,C,。钢的基体组织为回火马氏体,+Fe,X,C,。,残留奥氏体的转变：,(230-280),分解产物为低碳马氏体和,型碳化物。出现明显的硬化相像。,(Cr,、,Ni,等合金元素会抑制残留奥氏体的转变,),、,碳化物形成：,碳化物,(Fe,5,C,2,),在,260-360,析出，随着加热温度