Термична обработка на аустенитна неръждаема стомана

Най-основните легиращи елементи на аустенитната неръждаема стомана са хром и никел. Представителната марка е хром-никелова аустенитна неръждаема стомана със съдържание на хром около 18% и съдържание на никел около 8%. Елементното съотношение на хром и никел основно гарантира, че структурата на стоманата е стабилен аустенит. Аустенитната неръждаема стомана се развива бързо. За да се отговори на нуждите при различни условия, се добавят други легиращи елементи на базата на 18-8 стомана, което дава на този тип неръждаема стомана по-добра производителност. Организационната структура на аустенитната неръждаема стомана определя, че нейните механични свойства се характеризират с ниска якост и висока пластичност и издръжливост. В стандартите за неръждаема стомана в моята страна дадената якост на опън на аустенитната неръждаема стомана обикновено е 480~520N/mm2, а някои са 400N/mm2. Съгласно стандарта не са дадени стойности за изпитване на удар за изковки и валцувани продукти от аустенитна неръждаема стомана. Всъщност енергията на удара на аустенитната неръждаема стомана след термична обработка с разтвор може да достигне 120J или по-висока. Механичните свойства на аустенитната неръждаема стомана не могат да се регулират чрез топлинна обработка. Аустенитната неръждаема стомана тип 18-8 е устойчива на корозия на окислителни среди като въздух, разредена азотна киселина или азотна киселина със средна концентрация и концентрирана сярна киселина. Има добра устойчивост на корозия в разтвори на натриев хидроксид и калиев хидроксид в доста широк диапазон от концентрации и температури. Той обаче не е устойчив на корозия в редуциращи среди като солна киселина и сярна киселина, нито в концентрирана азотна киселина. В допълнение, когато аустенитната неръждаема стомана се охлажда бавно в диапазона от 850 ~ 400 градуса след нагряване, хромните карбиди ще се утаят от границите на зърната, причинявайки локални бедни на хром зони по границите на зърната, като по този начин причиняват междукристална корозия. Устойчивостта на междукристална корозия на аустенитната неръждаема стомана е свързана със съдържанието на въглерод. Колкото по-ниско е съдържанието на въглерод, толкова по-голяма е устойчивостта на междукристална корозия. Аустенитната неръждаема стомана е чувствителна към корозионно напукване под напрежение. Съдържанието на никел в стоманата играе важна роля за подобряване на устойчивостта на напукване от корозия под напрежение. Според химичния състав и целта на топлинната обработка, методите за топлинна обработка, които обикновено се използват за аустенитна неръждаема стомана, включват обработка с разтвор, обработка със стабилизиращо отгряване, обработка за облекчаване на напрежението и обработка за сенсибилизация.

(1) Топлинна обработка на разтвора

Обработката с разтвор на аустенитна неръждаема стомана е метод на процес, при който стоманата се нагрява до определена температура, при която излишната фаза се разтваря напълно в твърдия разтвор, и след това бързо се охлажда след задържане за определен период от време. Целта на термичната обработка с разтвор на аустенитна неръждаема стомана е да се разтворят легираните карбиди, произведени или утаени в предишните етапи на обработка, като (FeCr) 23C6 и т.н. и o фаза в аустенита и да се получи единична аустенитна структура (някои може да съдържа малко количество 8 ферит), за да се гарантира, че материалът има добри механични свойства и устойчивост на корозия и напълно елиминира стреса и втвърдяването при студена работа. Обработката с разтвор е подходяща за аустенитна неръждаема стомана от всякакъв състав и степен. Третирането с разтвор може значително да подобри устойчивостта на корозия на неръждаемата стомана, да елиминира втвърдяването при работа, да намали твърдостта и т.н. Основната технология на обработка е да се нагрее стоманата до 1050~1150C, времето на задържане се изчислява според дебелината или диаметъра на материала (около 1 час за всеки 25 мм), а закаляването с вода се използва най-вече за охлаждане.

(2) Стабилизираща термична обработка

Стабилизиращата топлинна обработка обикновено се организира след обработка с разтвор и обикновено се използва за 18-8 стомана, съдържаща тантал и тантал. Целта на стабилизиращата топлинна обработка на аустенитна неръждаема стомана, съдържаща тантал и тантал, е да се увеличи максимално ефективността на анти-междукристалната корозия. Тъй като хромният карбид е напълно разтворен, докато танталовият карбид не е напълно разтворен и напълно утаен по време на процеса на охлаждане, е невъзможно въглеродът да образува хромов карбид, като по този начин ефективно елиминира появата на междукристална корозия. Основният процес на третиране обикновено се организира след третиране с разтвор. Стоманата се нагрява до 850 ~ 950 градуса и е напълно изолирана. Времето за изолация се основава на дебелината или диаметъра (около 2 часа за всеки 25 мм изолация). След изолацията се използва въздушно охлаждане или охлаждане в пещ. Класовете стомана без тантал или тантал не могат да бъдат стабилизирани, в противен случай ефектът ще бъде контрапродуктивен.

(3) Термична обработка за облекчаване на стреса

Целта на топлинната обработка за облекчаване на напрежението на аустенитна неръждаема стомана е: Ⅰ. За подобряване на якостта на слоя на материала и якостта на умора, без да се променя пластичността на материала. Ⅱ. Елиминирайте склонността към корозия под напрежение, която може да бъде причинена от вътрешно напрежение. Основният процес на обработка е: За цел Ⅰ може да се нагрее при по-ниска температура (300 ~ 350 градуса C) за 1 ~ 2 часа и след това да се охлади на въздух. За цел Ⅱ температурата на нагряване трябва да бъде над 800 градуса C и след това бързо да се охлади след изолацията. За стомани, съдържащи тантал или тантал, се използва бавно охлаждане след изолация.
(4) Сенсибилизиращо лечение

Сенсибилизиращата обработка всъщност не е метод на термична обработка, който трябва да се използва в производствения процес на аустенитна неръждаема стомана или нейните продукти. Вместо това, това е процедура, използвана при изпитване на устойчивостта на междукристална корозия на аустенитна неръждаема стомана. Сенсибилизиращата обработка по същество е обработка, която прави аустенитната неръждаема стомана по-чувствителна към междукристална корозия. За някои специални случаи на употреба, за да се оцени по-стриктно устойчивостта на междукристална корозия на материала, в някои стандарти системата за сенсибилизация за аустенитна неръждаема стомана е по-строга и се използват различни системи за сенсибилизация според бъдещата температура на използване на детайла и въглеродно съдържание на материала и дали съдържа танталови елементи. Някои също контролират скоростта на нагряване и охлаждане на сенсибилизиращото лечение. Следователно, когато се определя склонността към междукристална корозия на аустенитна неръждаема стомана, трябва да се обърне внимание на използваната система за сенсибилизация.

(5) Укрепване чрез студена обработка и обработка за облекчаване на напрежението на аустенитна неръждаема стомана

Аустенитната неръждаема стомана не може да бъде укрепена чрез методи на термична обработка, но може да бъде укрепена чрез деформация на студена обработка (студено закаляване, деформационно укрепване), което ще увеличи якостта и ще намали пластичността. След укрепване на деформация при студена обработка, аустенитната неръждаема стомана или продукти (пружини, болтове и др.) имат голямо напрежение при обработка. Наличието на това напрежение повишава чувствителността на стрес корозията, когато се използва в среда на стрес корозия и влияе върху стабилността на размерите. За намаляване на стреса може да се използва лечение за облекчаване на стреса. Обикновено се нагрява до 280 ~ 400 градуса и се поддържа в продължение на 2 часа ~ 3 часа, след което се охлажда на въздух или бавно се охлажда. Третирането за облекчаване на напрежението може не само да намали напрежението на продукта, но и да подобри здравината на твърдостта и границата на еластичност без значителна промяна в удължението.

(6) Някои въпроси, които трябва да се отбележат при термичната обработка на аустенитна неръждаема стомана.

На първо място, трябва да се обърне внимание на разумния избор на температурата на нагряване за третиране с разтвор на аустенитна неръждаема стомана. В стандарта за материал от аустенитна неръждаема стомана определеният температурен диапазон на нагряване на разтвора е относително широк. При действителното производство на топлинна обработка специфичният състав, съдържанието, средата на използване, възможната форма на повреда и други фактори на стоманата могат да се считат за разумен избор на оптималната температура на нагряване. Въпреки това, трябва да се внимава, за да се предотврати температурата на нагряване на топене да бъде твърде висока, защото ако температурата на нагряване на разтвора е твърде висока, зърната на материала, който е бил рафиниран чрез коване и валцуване, могат да растат. Нагрубяването на зърната ще доведе до някои неблагоприятни последици. Второ, трябва да се обърне внимание на ефекта от стабилизационната обработка върху характеристиките на състоянието на твърдия разтвор. За аустенитна неръждаема стомана, съдържаща стабилизиращи елементи, когато термичната обработка на твърд разтвор е последвана от стабилизираща обработка, механичните свойства са склонни да намаляват. Това явление се проявява при здравина, пластичност и издръжливост. Причината за намаляването на якостта може да е, че по време на стабилизационната обработка силният карбид-образуващ елемент бор се комбинира с повече въглерод, за да образува TiC, което намалява степента на укрепване на въглерода в твърдия разтвор на аустенит. В допълнение, TiC също ще нараства в процеса на отопление и изолация, което също ще повлияе на здравината.
Трето, температурата на нагряване за стабилизиращо третиране не трябва да бъде твърде висока и обикновено се избира между 850~930 градуса. Аустенитната неръждаема стомана не трябва да се подлага на многократно третиране с твърд разтвор, тъй като многократното нагряване на твърд разтвор ще доведе до растеж на зърната и ще повлияе неблагоприятно на работата на материала. В същото време трябва да се обърне внимание на замърсяването по време на обработката и след като се замърси, трябва да се вземат мерки за отстраняване на замърсяването.