無錫不銹鋼板廠家無錫漢能不銹鋼板2020年2月25日訊 不銹鋼有多種分類方法,，如化學(xué)成分,、功能特征、金相組織和熱處理特性等,。從熱處理方面考慮,，按金相組織和熱處理特性分更具有實(shí)際意義。

主要合金元素是Cr,，或加入少量穩(wěn)定鐵素體元素,，如Al、Mo等,，組織為鐵素體,。強(qiáng)度不高,，不能用熱處理方法調(diào)整性能，有一定塑性,，脆性較大,。在氧化類介質(zhì)（如硝酸）中有良好的耐蝕性，在還原介質(zhì)中耐蝕性較差,。

含有較高的Cr,，一般大于18%，并含有8%左右的Ni,，有的以Mn代Ni,，為進(jìn)一步提高耐蝕性，還有得加入Mo,、Cu,、Si、Ti,、Nb等元素,。加熱冷卻時不發(fā)生相變，不能用熱處理方法強(qiáng)化,，具有較低的強(qiáng)度,，高塑性和高韌性。對氧化性介質(zhì)有強(qiáng)的抗蝕能力,，加入Ti,、Nb后具有較好的抗晶間腐蝕的能力。

馬氏體不銹鋼主要含12~18％的Cr,，并依照需要調(diào)整C量,，一般在0.1~0.4％，對于制作工具時,， C可達(dá)0.8~1.0％,，有的為提高抗回火穩(wěn)定性，加入Mo,、V,、Nb等。 高溫加熱并以一定速度冷卻后,，組織基本是馬氏體,，依據(jù)C及合金元素的差異，有的可能會含有少量鐵素體,、殘余奧氏體或合金碳化物,。加熱和冷卻時會發(fā)生相變，因此,，可以在很大范圍內(nèi)調(diào)整組織結(jié)構(gòu)和形態(tài),，從而改變性能,。耐蝕性不如奧氏體、鐵素體及雙相不銹鋼,，在有機(jī)酸中有較好的耐蝕性,，在硫酸、鹽酸等介質(zhì)中耐蝕性較差,。

一般含Cr為17~30％,，Ni含量3~13％，另外加入Mo,、Cu,、Nb、N,、W等合金元素，含C量控制很低,，依據(jù)合金元素比例不同,，有的以鐵素體為主，有的以奧氏體為主,，構(gòu)成兩相同時存在的雙相不銹鋼,。因其含有鐵素體及強(qiáng)化元素，熱處理后,，強(qiáng)度比奧氏體不銹鋼略高,，塑、韌性好,，基本上不能用熱處理手段調(diào)整性能,。有較高的耐蝕性，特別是在含Cl^-介質(zhì)中,、海水中,，有較好的耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕的特點(diǎn),。

成分特點(diǎn)是除含有C,、Cr、Ni等元素外,，還含有Cu,、Al、Ti等可以時效沉淀析出物的元素,?？梢酝ㄟ^熱處理手段來調(diào)節(jié)力學(xué)性能，但其強(qiáng)化機(jī)理不同于馬氏體不銹鋼,。由于其依靠析出沉淀相強(qiáng)化,，所以C可以控制很低,，因而其耐蝕性優(yōu)于馬氏體不銹鋼，與Cr-Ni奧氏體不銹鋼相當(dāng),。

不銹鋼以Cr為主的大量合金元素構(gòu)成的成分特點(diǎn),，是其具有不銹、耐蝕的基本條件,。要想充分發(fā)揮合金元素的作用,，獲得理想的力學(xué)和耐蝕性能，還必須通過熱處理方法實(shí)現(xiàn),。

 鐵素體不銹鋼的熱處理

鐵素體不銹鋼一般情況下是穩(wěn)定的單一鐵素體組織加熱,、冷卻不發(fā)生相變，故不能用熱處理方法調(diào)整力學(xué)性能,，其主要目的是減小脆性和提高抗晶間腐蝕能力,。

①σ相脆性

鐵素體不銹鋼極易生成σ相，這是一種富Cr的金屬化合物,，硬而脆,，特別容易在晶間形成，使鋼變脆,，并增加晶間腐蝕敏感性,。σ相形成與成分有關(guān)，除Cr外,，Si,、Mn、Mo等都促進(jìn)σ相形成;還與加工過程有 關(guān),，尤其在540~815℃區(qū)間加熱,、停留，更促進(jìn)σ相形成,。但σ相形成是可逆的,，重新加熱到高于σ相形成溫度會重新溶解于固溶體中。

②475℃脆性

鐵素體不銹鋼在400~500℃區(qū)間長時間加熱,，會表現(xiàn)出強(qiáng)度升高,、韌性下降即脆性增加的特征，尤其在475℃時最明顯,，稱475℃脆性,。這是因?yàn)?，在這個溫度下，鐵素體內(nèi)的Cr原子將重新排列，形成富Cr小區(qū)域,，與母相共格,，引起點(diǎn)陣畸變，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,，使鋼硬度升高,、脆性增大。富Cr區(qū)形成的同時,，必有貧Cr區(qū)出現(xiàn),，這對耐蝕性有不利影響。當(dāng)將鋼重新加熱高于700℃溫度時,，畸變,、內(nèi)應(yīng)力會消除，475℃脆性消失,。

③高溫脆性

加熱到925℃以上,，并以快速冷卻下來時，Cr,、C,、N等形成化合物在晶內(nèi)、晶界析出,，引起脆性增加和晶間腐蝕的發(fā)生,。這種化合物可在750~850℃溫度加熱后快冷予以消除,。

熱處理工藝：

①退火

? 為了消除σ相、475℃脆性及高溫脆性,，可采用退火處理，在780~830℃加熱,、保溫,、然后空冷或爐冷。

?  對于超純鐵素體不銹鋼（含C≤0.01％,，嚴(yán)格控制Si,、Mn、S,、P）,，退火加熱溫度可提高一些。

②去應(yīng)力處理

在焊接和冷加工后,，零部件可能產(chǎn)生應(yīng)力,，如果具體情況不宜采用退火處理，可以在230~370℃范圍內(nèi)加熱、保溫,、空冷,，可消除部分內(nèi)應(yīng)力，改善塑性,。

奧氏體不銹鋼熱處理

奧氏體不銹鋼中Cr,、Ni等合金元素作用結(jié)果使Ms點(diǎn)降至室溫以下（-30到-70℃）。保證奧氏體組織穩(wěn)定,，所以,，加熱、冷卻時,，在室溫以上不發(fā)生相變,。因此，奧氏體不銹鋼熱處理主要目的不是改變機(jī)械性能,，而是提高耐蝕性,。

作用：

①鋼中合金碳化物的析出與溶解

鋼中C是所含合金元素之一，其除能起到一點(diǎn)強(qiáng)化作用之外,，對耐蝕性是不利的,，特別是C與Cr形成碳化物時，作用更壞,，應(yīng)力求減少它的存在,。為此，依據(jù)C在奧氏體中隨溫度不同而變化的特性,，即在高溫時溶解度大,，低溫時溶解度小。有資料報導(dǎo),，C在奧氏體中的溶解度在1200℃時為0.34％,；1000℃時為0.18％，而600℃時為0.02％,，室溫時則更少,。所以將鋼加熱到高溫，使C-Cr化合物充分溶解,，再快速冷卻,，讓其來不及析出，保證鋼的耐蝕性,，特別是耐晶間腐蝕性,。

②σ相

奧氏體鋼如果在500-900℃區(qū)間長時間加熱，或鋼中加入Ti,、Nb,、Mo等元素時，都會促進(jìn)σ相析出，使鋼增加脆性和降低耐蝕性,，消除σ相的手段也是在高于其可能析出溫度使其溶解,，再快速冷卻，防止再析出,。

工藝：

在GB1200標(biāo)準(zhǔn)中,，推薦加熱溫度范圍較寬：1000~1150℃，通常采用1020-1080℃,?？紤]具體牌號成分，是鑄件還是鍛件等情況,，在允許范圍內(nèi),，適當(dāng)調(diào)節(jié)加熱溫度。加熱溫度低,，C-Cr碳化物不能充分溶解,，溫度太高，也存在晶粒長大,，降低耐蝕性問題,。

冷卻方式：應(yīng)以較快速度冷卻，防止碳化物再析出,。在我國及其它一些國家標(biāo)準(zhǔn)中,，標(biāo)明固溶化后“快冷” ，綜合不同文獻(xiàn)資料和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),，“快”的尺度可按如下情況掌握：

? 含C量≥0.08%的;含Cr量>22％,、Ni量較高的；含C量雖<0.08％,，但有效尺寸>3mm的,，應(yīng)水冷;

? 含C量<0.08％,、尺寸<3mm,，可風(fēng)冷;

? 有效尺寸≤0.5mm的可空冷。

穩(wěn)定化熱處理只限于含穩(wěn)定化元素Ti或Nb的奧氏體不銹鋼,，如1Cr18Ni9Ti,、0Cr18Ni11Nb等。

作用：

如前所述,，Cr與C結(jié)合成Cr₂₃C₆型化合物,，并在晶界析出，是引起奧氏體不銹鋼耐蝕性下降的原因,。Cr是強(qiáng)碳化物形成元素,，只要有機(jī)會，就與C結(jié)合并析出 ，所以鋼中填加比Cr與C親合力更強(qiáng)的元素Ti,、Nb,，并創(chuàng)造條件，使C優(yōu)先與Ti,、Nb結(jié)合,，減少C與Cr結(jié)合的機(jī)會，使Cr穩(wěn)定的保留在奧氏體中,，因此保證了鋼的耐蝕性,。穩(wěn)定化熱處理，起到的就是使Ti,、Nb與C結(jié)合,，使Cr穩(wěn)定于奧氏體中的作用。

工藝：

加熱溫度：這個溫度應(yīng)高于Cr23C6的溶解溫度（400-825℃）,，低于或略高于TiC或NbC的開始溶解溫度（如TiC的溶解溫度區(qū)間為750-1120℃）,，穩(wěn)定化加熱溫度一般選在850-930℃，這會使Cr23C6充分溶解,，使Ti或Nb再與其中C結(jié)合，而Cr則繼續(xù)保留在奧氏體中,。

冷卻方式：一般采用空冷，也可采用水冷或爐冷,，這應(yīng)根據(jù)零件具體情況確定,。冷卻速度對穩(wěn)定化效果無大影響,。從我們試驗(yàn)研究結(jié)果看,，從穩(wěn)定化溫度900℃冷卻到200℃時，冷卻速度為0.9℃/min和15.6℃/min，相比,，金相組織,、硬度,、耐晶間腐蝕能力基本相當(dāng)。

目的：

用奧氏體不銹鋼制造的零件,，不可避免的存在應(yīng)力,，如冷加工時的加工應(yīng)力,、焊接應(yīng)力等。這些應(yīng)力的存在會帶來不利影響,，如：對尺寸穩(wěn)定性的影響;存在應(yīng)力的零部件在含Cl^-介質(zhì)、在H₂S,、NaOH等介質(zhì)使用時,，會發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂,，這是一種發(fā)生在局部、未有前兆的突發(fā)性破壞,，是十分有害的,。因此，在某些工況條件下使用的奧氏體不銹鋼制件要最大限度的降低應(yīng)力,，這可通過去應(yīng)力方法完成,。

工藝：

在條件允許的情況下，采用固溶化處理,、穩(wěn)定化處理都可以較好的消除應(yīng)力（固溶水冷還會產(chǎn)生一定應(yīng)力）,，但，有時不允許采用這種方法,，如回路中的管件,、沒有余量的完工件、形狀特別復(fù)雜的易變形零件等,，這時可采用450℃以下溫度加熱的去應(yīng)力方法,，也可消除部分應(yīng)力,。如果工件是在強(qiáng)應(yīng)力腐蝕環(huán)境中使用，必須徹底消除應(yīng)力,，則在選用材料時,，就應(yīng)予以考慮，如采用含穩(wěn)定元素的鋼,，或采用超低碳奧氏體不銹鋼,。

馬氏體不銹鋼的熱處理

馬氏體不銹鋼相對于鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼,、雙相不銹鋼最突出的特點(diǎn)就是可以通過熱處理方法,，在很大范圍內(nèi)調(diào)整機(jī)械性能，以滿足不同使用條件需要,。不同的熱處理方式對耐蝕性也有不同影響,。

①馬氏體不銹鋼淬火后的組織狀態(tài)

依據(jù)化學(xué)成分不同

? 0Cr13、1Cr13,、1Cr17Ni2為馬氏體+少量鐵素體;

? 2Cr13,、3Cr13、2Cr17Ni2基本上是馬氏體組織;

? 4Cr13,、9Cr18為馬氏體基體上有合金碳化物;

? 0Cr13Ni4Mo,、0Cr13Ni6Mo為馬氏體基體上有殘余奧氏體。

②馬氏體不銹鋼的耐蝕性與熱處理

馬氏體不銹鋼熱處理不僅可改變機(jī)械性能,，對耐蝕性也有不同作用,。以淬火后回火為例：淬火成馬氏體后，采用低溫回火,，具有較高耐蝕性,；采用400-550℃中溫回火，耐蝕性較低,；采用600-750℃高溫回火,，耐蝕性又有提高。

③馬氏體不銹鋼熱處理工藝方法及作用

退火

根據(jù)要達(dá)到的目的,、作用不同,，可采用不同退火方式:

? 只要求降低硬度、便于加工,、消除應(yīng)力,，可采用低溫退火（有的也叫不完全退火）加熱溫度可選740~780℃，空氣冷卻或爐冷硬度可保證180~230HB,；

? 要求改善鍛造或鑄造組織,，更低的硬度及保證不高的性能直接應(yīng)用，可采用完全退火一般加熱870~900℃,，保溫后爐冷,，或以≤40℃/h速度冷卻至600℃以下出爐,。硬度可達(dá)150~180HB,；

? 等溫退火,，其可以代替完全退火，達(dá)到完全退火的目的作用,。加熱溫度870~900℃,，加熱保溫后爐冷至700~740℃（可參照轉(zhuǎn)變曲線），較長時間保溫（參照轉(zhuǎn)變曲線）,，再爐冷至550℃以下出爐,。硬度可達(dá)150-180HB。這種等溫退火,，還是改善鍛后不良組織,，提高淬火、回火后力學(xué)性能,，特別是沖擊韌性的有效方式,。

淬火

馬氏體不銹鋼淬火的主要目的是強(qiáng)化。將鋼加熱至臨界點(diǎn)溫度以上,，保溫,，使碳化物充分溶解到奧氏體中，再以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻,，獲得淬火馬氏體組織,。

? 加熱溫度選擇：基本原則是保證奧氏體形成，并使合金碳化物充分溶解到奧氏體中,，均勻化,；還不能使奧氏體晶粒粗大或淬火后組織中存在鐵素體或殘留奧氏體。這就要求淬火加熱溫度不能過低,，也不能過高,。馬氏體不銹鋼淬火加熱溫度，不同資料介紹,、推薦的范圍略有差異,，并且，溫度范圍較寬,。根據(jù)我們經(jīng)驗(yàn),，一般選在980~1020℃范圍加熱即可。當(dāng)然,，對于特殊鋼號,、特殊成分控制或有特殊要求時，應(yīng)適當(dāng)降低或提高加熱溫度,，但不能違背加熱原則,。

? 冷卻方式：因馬氏體不銹鋼的成分特征,，使奧氏體較穩(wěn)定，C曲線右移,，臨界冷卻速度較小,，所以用油冷、空冷即可獲得淬火馬氏體的效果,。但對于要求淬透深度大,、力學(xué)性能特別是沖擊韌性高的零件，應(yīng)采用油冷,。

回火

馬氏體不銹鋼淬火后,，得到馬氏體組織，其硬度高,、脆性大,、內(nèi)應(yīng)力大，必須經(jīng)回火處理,。馬氏體不銹鋼基本上在二種回火溫度下使用：

? 180~320℃之間回火,。獲得回火馬氏體組織，保持高的硬度,、強(qiáng)度,，但塑、韌性低,，且有較好的耐蝕性,。如刀具、軸承,、耐磨件等可采用低溫回火,。

? 600~750℃之間回火，獲得回火索氏體組織,。具有一定的強(qiáng)度,、硬度、塑性,、韌性等良好的綜合機(jī)械性能,，可依據(jù)對強(qiáng)度、塑,、韌性的要求程度不同,，采用下限或上限溫度回火。這種組織也具有良好的耐蝕性,。

? 400~600℃之間溫度的回火,，一般情況下不采用，因?yàn)椋谶@個溫度區(qū)間回火,，從馬氏體中析出彌散度很高的碳化物,，產(chǎn)生回火脆性，降低耐蝕性.但,，彈簧,，如3Cr13、4Cr13鋼制彈簧,，可在這個溫度回火,，HRC可達(dá)40~45,，具有較好的彈性,。

回火后的冷卻方式，一般可采用空冷,，但對有回火脆性傾向的鋼號,，如1Cr17Ni2、2Cr13,、0Cr13Ni4Mo等,，最好采用回火后油冷。另外,，需要注意的問題是,，淬火后需及時回火，夏季不要超過24小時,，冬季不要超過8小時,，如不能及時按工藝溫度回火，也應(yīng)采取措施防止靜置裂紋的產(chǎn)生,。

鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的熱處理

雙相不銹鋼是不銹鋼家族中年輕一員,，發(fā)展較晚，但其具有的特征得到廣泛認(rèn)同和重視,。雙相不銹鋼的成分特點(diǎn)（高Cr,、低Ni、加Mo,、N）和組織特點(diǎn),，使其具有比奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼高的強(qiáng)度、塑性;相當(dāng)于奧氏體不銹鋼的耐蝕性;在cl-介質(zhì),、海水中比任何不銹鋼都高的抗點(diǎn)蝕,、抗縫隙腐蝕和抗應(yīng)力腐蝕破壞的能力。

作用：

①消除二次奧氏體

在較高溫度條件下（如鑄造或鍛造）,，鐵素體量增多,，在1300℃以上時，可成單相鐵素體，這種高溫鐵素體是不穩(wěn)定的,，在以后較低溫度下時效,，會有奧氏體析出，這種奧氏體叫二次奧氏體,。這種奧氏體中的Cr,、N量少于正常奧氏體，故其可能成為腐蝕源,，所以應(yīng)通過熱處理予以消除,。

②消除Cr₂₃C₆型碳化物

雙相鋼在950℃以下會析出Cr23C6增加脆性、降低耐蝕性,，應(yīng)予以消除,。

③消除氮化物Cr₂N、CrN

因鋼中有N元素,，可與Cr生成氮化物,，影響力學(xué)和耐蝕性能，應(yīng)消除,。

④消除金屬間相

雙相鋼的成分特征,，會促進(jìn)一些金屬間相的形成，如σ相,、γ相,，其降低耐蝕性，增加脆性,，應(yīng)予以消除,。

工藝：

與奧氏體鋼相似，采用固溶化處理,，加熱溫度980~1100℃,，之后快冷，一般采用水冷,。

沉淀硬化不銹鋼熱處理

沉淀硬化不銹鋼相對發(fā)展較晚,，是在人類實(shí)踐中經(jīng)過試驗(yàn)、總結(jié),、創(chuàng)新的不銹鋼種,。先期出現(xiàn)的不銹鋼中，鐵素體不銹鋼,、奧氏體不銹鋼有較好的耐蝕性,，但不能通過熱處理方法調(diào)整機(jī)械性能，限制了它的作用,。而馬氏體不銹鋼可以運(yùn)用熱處理方法,，在較大范圍內(nèi)調(diào)整機(jī)械性能,，但耐蝕性較差。

特點(diǎn)：

其具有較低的C量（一般≤0.09％）,，較高的Cr量（一般≥14％以上）,，另加Mo、Cu等元素,，這就使其具有較高的耐蝕性,，甚至可同奧氏體不銹鋼相當(dāng)。通過固溶和時效處理,，可以獲得在馬氏體基體上析出沉淀硬化相的組織,，因而有較高的強(qiáng)度，并可根據(jù)時效溫度的調(diào)整,，在一定范圍內(nèi)調(diào)整強(qiáng)度,、塑、韌性,。另外,，先固溶,，再依沉淀相析出強(qiáng)化的熱處理方式,，可以在固溶處理后，硬度較低的情況下加工基本成型,，再經(jīng)時效強(qiáng)化,，降低了加工成本，優(yōu)于馬氏體鋼,。

分類：

①馬氏體型沉淀硬化不銹鋼及其熱處理

馬氏體型沉淀硬化不銹鋼特征是：奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度Ms在室溫以上,。加熱奧氏體化并以較快的速度冷卻后,，獲得板條狀馬氏體基體,，時效后從板條馬氏體基體上析出Cu的細(xì)質(zhì)點(diǎn)而強(qiáng)化,。

例：在GB1220標(biāo)準(zhǔn)中，典型牌號為：0Cr17Ni4Cu4Nb（PH17-4）

成分（%）如下：C≤0.07,、Ni:3~5、Cr:15.5~17.5,、Cu:3~5,、Nb:0.15~0.45,；Ms點(diǎn)約120℃；Mz點(diǎn)約30℃,。

固溶處理：

加熱溫度為1020-1060℃，保溫后水冷或油冷,，組織為板條狀馬氏體，硬度320HB左右,。加熱溫度不宜過高,，如果大于1100℃，會使組織中鐵素體量增多,、Ms點(diǎn)下降、殘留奧氏體增多,、硬度下降,，熱處理效果不好,。

時效處理：

依據(jù)時效溫度不同，沉淀析出物的彌散度,、粒度不同,，而有不同的機(jī)械性能。

GB1220標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,，不同時效溫度時效后性能

②半奧氏體型不銹鋼熱處理

這種鋼的Ms點(diǎn)一般略低于室溫,，所以固溶化處理冷卻到室溫后，得到奧氏體組織,