不銹鋼熱處理技術(shù)及最新動向復習過程

1、不銹鋼熱處理技術(shù)及最新動向 信息來源：世界金屬導報 時間:2015-11-30 15:04:35 不銹鋼是 Cr 含量大于 10.5% 、C 含量小于 1.2% 的具有高耐蝕性的合金鋼。根據(jù)鋼的常溫組織，不銹鋼分為奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、 奧氏體-鐵素體不銹鋼、析出硬化型不銹鋼等 5 大類別。以下根據(jù)日本 JIS G 4303 的規(guī)定對 5 類不銹鋼的熱處理進行介紹。1 奧氏體不銹鋼的熱處理1.1 固溶熱處理固溶熱處理是消除鋼中的馬氏體和鋼中的應(yīng)變， 將碳化物固溶、 使鋼的組 織成為單相奧氏體組織、提高鋼的耐蝕性和加工性的熱處理方法。表 1 是 JIS G 4303規(guī)定的奧氏

2、體不銹鋼的熱處理條件。熱處理溫度大致分為1010-1150 C、大于900 C、1030-1180 C三大類別。奧氏體中的碳化物主要是 Cr 碳化物，需要用固溶熱處理的方法將其分解。溫度越高，鋼中的固溶C量越大，碳化物越容易分解。所以，鋼的C含量越高， 越需要提高固溶熱處理的溫度。此外，Ti、Nb與C有很強的親和力，可與C形 成穩(wěn)定的碳化物。所以，含 Ti、 Nb 鋼的固溶 C 量遠小于鋼的 C 含量。因此， 添加穩(wěn)定化元素 Ti、 Nb 的 SUS31 6I 、 SUS321 、 SUS347 等牌號奧氏體不銹鋼， 可以在900 C左右進行固溶熱處理。另一方面，含有較多 Cr、Ni鋼的固溶C

3、量 低，需要進行更高溫度的固溶熱處理。所 以 SUS310S、 SUS321L、 SUS836L 等牌號奧氏體不銹鋼要進行高溫固溶熱處理。 所有牌號奧氏體不銹鋼固溶熱處理 后都要急冷。如果在550-800 C溫度范圍內(nèi)冷卻速度小，大量 Cr碳化物在晶界 析出，Cr碳化物周圍形成了 Cr濃度很小的貧Cr層，貧Cr層將成為腐蝕起點， 使鋼發(fā)生腐蝕，導致鋼的耐蝕性顯著下降。 因此，在奧氏體不銹鋼固溶熱處理時， 當 C 固溶后要進行急冷，不使 Cr 碳化物析出。1.2 穩(wěn)定化熱處理添加 Ti、Nb 的 SUS316I 、SUS321 、SUS347 等牌號奧氏體不銹鋼，有 時需要進行穩(wěn)定化熱處理。穩(wěn)定

4、化熱處理是使與 C 的親和力大于 Cr 的 Ti、Nb 和固溶C發(fā)生反應(yīng)，生成析出物、降低固溶 C量，防止Cr碳化物晶界析出，從 而提高抗晶界腐蝕性的熱處理方法。穩(wěn)定化熱處理溫度在 Cr 碳化物難于析出、 TiC、NbC可以充分析出的溫度范圍，即850-930 C。由于固溶C量已經(jīng)降低， 所以，穩(wěn)定化熱處理后的冷卻無須急冷。2 奧氏體 -鐵素體不銹鋼的熱處理奧氏體 -鐵素體不銹鋼中的奧氏體相和鐵素體相的比例（相比例）影響著 鋼的耐蝕性和力學性能。相比例因熱處理溫度的不同而不同。因此，奧氏體-鐵素體不銹鋼的固溶處理不僅要消除前工序生成的析出物和應(yīng)變， 還要獲得適宜的 相比例。表2是JIS G 4

5、303規(guī)定的奧氏體-鐵素體不銹鋼熱處理條件。為了防止 固溶處理后冷卻過程中c相析出，降低鋼耐蝕性和力學性能，奧氏體-鐵素體不銹 鋼固溶處理后應(yīng)進行急冷。3 鐵素體不銹鋼的熱處理鐵素體不銹鋼退火的目的是消除前工序產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變， 使鋼具有良好 的耐蝕性和加工性。表 3 是 JIS G 4303 規(guī)定的鐵素體不銹鋼熱處理條件。鐵素體不銹鋼的熱處理溫度有兩類。一類是 SUS430 等鋼的熱處理溫度上限小于850 C。另一類是SUS447J1、SUSXM27等鋼的熱處理溫度為 900-1050 C。SUS430 等鋼在高溫下會生成奧氏體相，所以要在鐵素體區(qū)進行熱處理。由于在熱處理溫度區(qū)域，C的固溶度

6、很小，所以鋼的組織是含有大量 Cr碳化物 的鐵素體相。 因此鐵素體不銹鋼退火后可以進行緩冷。 在緩冷過程中， 即使有碳 化物析出，形成貧 Cr 層，由于鐵素體中的 Cr 擴散很快， 也會發(fā)生回復現(xiàn)象（貧 Cr 層消失現(xiàn)象），所以鋼的耐蝕性不會下降。SUS447J1 、SUSXM27 等鋼是在高溫下不形成奧氏體的鋼，由于鋼中的Cr 含量很大， 再結(jié)晶溫度高， 所以退火溫度也要提高。 但為了防止晶粒粗大化， 設(shè)定了溫度上限。上述兩類鋼種的退火冷卻都是急冷，以防止c相析出和475 C脆性導致的脆化和耐蝕性下降。退火處理溫度高，鋼中的 TiC、NbC 開始分解，引起晶粒粗大和固溶 C 量增加，導致 鋼

7、的脆化和耐蝕性下降。 所以 SUS447J1 、SUSXM27 等鋼的退火溫度上限規(guī)定 為1050 C。由于TiC、NbC析出，鋼中的固溶C量很少，所以退火后可以急冷。4 馬氏體不銹鋼的熱處理 4.1 退火 馬氏體不銹鋼退火熱處理的目的是消除前工序產(chǎn)生的應(yīng)變和組織不均勻 性，軟化鋼質(zhì)，使之適于冷加工和機械加工。表 4 是 JIS G 4303 規(guī)定的馬氏體 不銹鋼的熱處理條件。從 SUS430 到 SUS420F2 共有兩種退火條件。一種是完全退火、一種是低溫退火。完全退火是將鋼加熱到奧氏體開始轉(zhuǎn)變溫度（ Ai）以上50-100 C的 高溫區(qū)使鋼奧氏體化， 通過擴散減輕凝固偏析， 使組織均勻化

8、的熱處理方法。 低 溫退火是將鋼加熱到 A1 點之下的鐵素體 碳化物區(qū)域， 使鋼發(fā)生再結(jié)晶， 回復加此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 工性的熱處理方法。低溫退火適用于冷加工中的軟化處理。完全退火對含 Ni 的 SUS431 沒有作用。淬火后要進行兩級相變點之下的退火。4.2 淬火馬氏體不銹鋼的淬火是將鋼加熱、 奧氏體化后， 使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變， 獲 得要求的高強度的熱處理方法。在對馬氏體不銹鋼進行淬火時， 將鋼加熱到相變開始溫度以上， 使鋼奧氏 體化，使鋼的成分均勻化。然后進行油冷，發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。馬氏體不銹鋼的淬 火保溫時間要足夠長。這是因為，鋼在加熱過程中大量的 Cr 碳化物發(fā)生分

9、解， 擴散緩慢的 Cr 進行移動，使鋼的成分均勻化需要較長時間。馬氏體不銹鋼的淬 火溫度越高，碳化物分解的越多，奧氏體中的固溶 C 量越多，淬火后鋼的硬度 越大。但是淬火溫度過高，奧氏體中的固溶 C 量過多，會引起馬氏體開始轉(zhuǎn)變 溫度下降，其結(jié)果是殘余奧氏體量增加、硬度下降。殘余奧氏體是不穩(wěn)定組織， 在室溫下會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體， 導致產(chǎn)生放置裂紋和韌性下降。 因此，為了減少 殘余奧氏體量有時要進行冷處理。冷處理的一般溫度是 -73 C。4.3 回火淬火狀態(tài)的馬氏體不銹鋼硬度高， 但很脆，所以要進行回火處理， 犧牲一 些硬度，以獲得使用要求的韌性。馬氏體不銹鋼的低溫回火主要是100-250 C回

10、火，通過低溫回火緩解鋼中的內(nèi)應(yīng)力、 降低脆性。 馬氏體不銹鋼低溫回火適用 于強調(diào)硬度的刀具等物品。馬氏體不銹鋼的高溫回火主要是 600-750 C回火，適用于強調(diào)韌性的結(jié) 構(gòu)部件。當馬氏體不銹鋼在 400-500 C的中間溫度進行回火時，鋼的韌性、耐 蝕性下降。所以，原則上不進行該溫度范圍內(nèi)的回火。5析出硬化型不銹鋼的熱處理析出硬化型不銹鋼是固溶處理后進行析出硬化處理， 使微細第二相在基體 上均勻彌散析出，獲得要求硬度的不銹鋼鋼類。表 5是JIS G 4303規(guī)定的析出 硬化型不銹鋼的熱處理條件。SUS630鋼經(jīng)固溶處理形成低C的軟質(zhì)馬氏體，通過析出硬化處理，鋼 中析出富Cu相，提高鋼的硬度。

11、處理溫度最低的 H900析出硬化處理，可使鋼 獲得最大強度。處理溫度升高，鋼的強度下降、韌性變好。SUS631鋼經(jīng)固溶處理生成亞穩(wěn)定的奧氏體，析出硬化處理對奧氏體的 Ms點進行調(diào)整，使鋼馬氏體 化，并在510 C或565 C的最終處理階段析出Ni-AI金屬間化合物，使鋼硬化。表1園氏體不銹鋼的熱處訐牌號迓落熱處理SUS2(Hmin112門七、急冷SUS2O2SUS5t)l1010-115OT：.惠冷SUS3(I2SUSS()3SeSUS3ll3CuSUS3O425汕乩SUS304N1US3(Mi NSUS和時3SUS505SUS3U9S10311-1 lBGC、急於SUS3I2LSUW16急冷

12、牌號固落熱處理SUS316LHI巧旅：、急冷SUS316NSUS316LNSUS316T1920-11503C.急冷US3i6J1lOlft-llfitfC；急冷sussin.SUS3t7SUS317LSUS317LNSUS317J1tO3O-ilWJtes 急冷SUSK.ltlSUS8(X)L 1SUS32192n-115(WC 4冷SUS.W和一門弭它、急冷JSUSXM7MET巧門玄.急冷5USXM15JI表2奧氏體-鐵素體不銹鋼熱處理牌號圏滾盤處理SUS329J1勺弭T100T、急冷SUS324J4L表3鐵素體不銹鋼的熱處理粹號退丸SUS405陽一肋I七.空凈A.堰凈SUS41OL7衛(wèi)）

13、一XHHC、空冷或繾冷SUS43O780-850X：.空冷蝕緩冷SUS43IIF6HO-82DX：.空冷甄緩冷SUS4.U7加-狗吃、空冷或緩冷SUS+47J1鎖尙11】5（理:、急冷USXM27表4馬氏體不銹鋼的熱處理牌號熱址理淬火回船SUS403和卜-劉吃、繾冷我的7從忙.急冷9511-1111)0,7W-750P.惠堆SUS410SUS+HJ183OTK/C、馥冷一或妁急冷95O-KI2OT：,油冷65U-75OT： 急冷SUS4HIF2緩冷戎約了黑代仁急冷油冷700750 急冷SUS416SUS42OJ3油冷你)0了同弋、急冷5US42fy?SUS42OFSUS42DF2630-700*t, 冷SUS431一次約了急冷 一次約砧急冷1,巧代、油冷2斛屮爪110077D9C、油冷11)01 IlC. A冷SUS4+UBSUS44DCsiiS44nk表5析出硬化型不銹鋼的熱處理牌號熱處理喪別符晉熱處理條伴SUS63O圃滾竝理S1020亠辺綁弋意冷折出硬化處;1H90047(|-+91 空冷H1離當如一5皿