Toplotna obdelava avstenitnega nerjavečega jekla

Najosnovnejša legirna elementa avstenitnega nerjavnega jekla sta krom in nikelj. Reprezentativna kakovost je krom-nikelj avstenitno nerjavno jeklo z vsebnostjo kroma približno 18 % in vsebnostjo niklja približno 8 %. Elementno razmerje kroma in niklja v bistvu zagotavlja, da je struktura jekla stabilen avstenit. Avstenitno nerjavno jeklo se je hitro razvilo. Da bi zadovoljili potrebe različnih pogojev, so dodani drugi legirni elementi na osnovi 18-8 jekla, kar daje tej vrsti nerjavnega jekla boljše lastnosti. Organizacijska struktura avstenitnega nerjavnega jekla določa, da so njegove mehanske lastnosti nizke trdnosti ter visoka plastičnost in žilavost. V standardih za nerjaveče jeklo v moji državi je podana natezna trdnost avstenitnega nerjavečega jekla na splošno 480~520N/mm2, nekateri pa 400N/mm2. V skladu s standardom za odkovke in valjane izdelke iz avstenitnega nerjavnega jekla niso podane nobene vrednosti preskusa udarca. Pravzaprav lahko udarna energija avstenitnega nerjavnega jekla po toplotni obdelavi raztopine doseže 120 J ali več. Mehanskih lastnosti avstenitnega nerjavnega jekla ni mogoče prilagoditi s toplotno obdelavo. Avstenitno nerjavno jeklo vrste 18-8 je odporno proti koroziji proti oksidacijskim medijem, kot so zrak, razredčena dušikova kislina ali dušikova kislina srednje koncentracije in koncentrirana žveplova kislina. Ima dobro korozijsko odpornost v raztopinah natrijevega hidroksida in kalijevega hidroksida v precej širokem razponu koncentracij in temperatur. Vendar pa ni odporen proti koroziji v redukcijskih medijih, kot sta klorovodikova kislina in žveplova kislina, niti v koncentrirani dušikovi kislini. Poleg tega, ko se avstenitno nerjavno jeklo po segrevanju počasi ohladi v razponu od 850 do 400 stopinj, se bodo kromovi karbidi izločali z meja zrn, kar bo povzročilo lokalna področja z nizko vsebnostjo kroma na mejah zrn, kar bo povzročilo interkristalno korozijo. Odpornost avstenitnega nerjavnega jekla proti interkristalni koroziji je povezana z vsebnostjo ogljika. Nižja kot je vsebnost ogljika, večja je odpornost proti interkristalni koroziji. Avstenitno nerjavno jeklo je občutljivo na razpoke zaradi napetostne korozije. Vsebnost niklja v jeklu igra pomembno vlogo pri izboljšanju odpornosti proti razpokam zaradi napetostne korozije. Glede na kemično sestavo in namen toplotne obdelave metode toplotne obdelave, ki se običajno uporabljajo za avstenitno nerjavno jeklo, vključujejo obdelavo z raztopino, obdelavo s stabilizacijskim žarjenjem, obdelavo za razbremenitev in senzibilizacijo.

(1) Toplotna obdelava raztopine

Obdelava avstenitnega nerjavnega jekla z raztopino je procesna metoda, pri kateri se jeklo segreje na določeno temperaturo, pri kateri se odvečna faza popolnoma raztopi v trdni raztopini, nato pa se po določenem času na hitro ohladi. Namen toplotne obdelave avstenitnega nerjavnega jekla z raztopino je raztopiti zlitine karbidov, proizvedenih ali oborjenih v prejšnjih korakih obdelave, kot je (FeCr) 23C6 itd. in o faza v avstenit, in pridobiti enotno avstenitno strukturo lahko vsebuje majhno količino 8 ferita), da se zagotovi, da ima material dobre mehanske lastnosti in odpornost proti koroziji ter popolnoma odpravi napetost in hladno obdelavo. Obdelava z raztopino je primerna za avstenitno nerjavno jeklo katere koli sestave in razreda. Obdelava z raztopino lahko močno izboljša korozijsko odpornost nerjavečega jekla, odpravi delovno utrjevanje, zmanjša trdoto itd. Glavna tehnologija obdelave je segrevanje jekla na 1050~1150C, čas zadrževanja se izračuna glede na debelino ali premer materiala (približno 1 uro za vsakih 25 mm), za hlajenje pa se večinoma uporablja kaljenje z vodo.

(2) Stabilizacijska toplotna obdelava

Stabilizacijska toplotna obdelava je na splošno urejena po obdelavi raztopine in se običajno uporablja za 18-8 jeklo, ki vsebuje tantal in tantal. Namen stabilizacijske toplotne obdelave avstenitnega nerjavnega jekla, ki vsebuje tantal in tantal, je povečati učinkovitost proti interkristalni koroziji. Ker je kromov karbid popolnoma raztopljen, tantalov karbid pa med postopkom hlajenja ni popolnoma raztopljen in se popolnoma obori, je nemogoče, da bi ogljik tvoril kromov karbid, s čimer se učinkovito odpravi pojav interkristalne korozije. Glavni postopek obdelave je na splošno urejen po obdelavi raztopine. Jeklo je segreto na 850 ~ 950 stopinj in popolnoma izolirano. Čas izolacije je odvisen od debeline ali premera (približno 2 uri za vsakih 25 mm izolacije). Po izolaciji se uporabi zračno hlajenje ali hlajenje v peči. Vrste jekla brez tantala ali tantala ni mogoče stabilizirati, sicer bo učinek kontraproduktiven.

(3) Toplotna obdelava za lajšanje stresa

Namen toplotne obdelave avstenitnega nerjavnega jekla za razbremenitev je: Ⅰ. Za izboljšanje trdnosti sloja materiala in odpornosti proti utrujenosti brez spreminjanja plastičnosti materiala. Ⅱ. Odpravite nagnjenost k stresni koroziji, ki jo lahko povzroči notranja napetost. Glavni postopek obdelave je: Za namen Ⅰ se lahko segreva pri nižji temperaturi (300 ~ 350 stopinj C) 1 ~ 2 uri in nato zračno ohladi. Za namen Ⅱ mora biti temperatura ogrevanja nad 800 stopinj C in nato po izolaciji hitro ohlajena. Za jekla, ki vsebujejo tantal ali tantal, se po izolaciji uporablja počasno hlajenje.
(4) Zdravljenje preobčutljivosti

Senzibilizacijska obdelava pravzaprav ni metoda toplotne obdelave, ki bi jo bilo treba uporabiti v proizvodnem procesu avstenitnega nerjavnega jekla ali njegovih izdelkov. Namesto tega je to postopek, ki se uporablja pri testiranju odpornosti avstenitnega nerjavnega jekla na interkristalno korozijo. Senzibilizacija je v bistvu obdelava, ki naredi avstenitno nerjavno jeklo bolj občutljivo na interkristalno korozijo. Za nekatere posebne priložnosti uporabe, da bi strožje ocenili odpornost materiala na medkristalno korozijo, je v nekaterih standardih sistem občutljivosti za avstenitno nerjavno jeklo strožji in se uporabljajo različni sistemi občutljivosti glede na prihodnjo temperaturo uporabe obdelovanca in vsebnost ogljika v materialu in ali vsebuje elemente tantala. Nekateri nadzorujejo tudi hitrost segrevanja in hlajenja senzibilizacijskega zdravljenja. Zato je treba pri določanju nagnjenosti avstenitnega nerjavnega jekla k interkristalni koroziji paziti na uporabljeni sistem občutljivosti.

(5) Hladna obdelava za utrjevanje in razbremenitev avstenitnega nerjavnega jekla

Avstenitnega nerjavnega jekla ni mogoče okrepiti z metodami toplotne obdelave, lahko pa ga okrepimo s hladno obdelavo (hladno utrjevanje, deformacijsko utrjevanje), kar bo povečalo trdnost in zmanjšalo plastičnost. Avstenitno nerjavno jeklo ali izdelki (vzmeti, vijaki itd.) imajo po deformacijski krepitvi pri hladni obdelavi veliko obremenitev pri obdelavi. Obstoj te napetosti poveča občutljivost napetostne korozije pri uporabi v okolju napetostne korozije in vpliva na stabilnost dimenzij. Za zmanjšanje stresa lahko uporabite zdravljenje za lajšanje stresa. Na splošno se segreje na 280 ~ 400 stopinj in vzdržuje 2h ~ 3h, nato pa se ohladi na zraku ali počasi. Obdelava za lajšanje napetosti lahko ne samo zmanjša napetost izdelka, ampak tudi izboljša trdnost trdote in mejo elastičnosti brez pomembne spremembe raztezka.

(6) Nekatera vprašanja, ki jih je treba upoštevati pri toplotni obdelavi avstenitnega nerjavnega jekla.

Najprej je treba posvetiti pozornost razumni izbiri temperature ogrevanja za obdelavo raztopine avstenitnega nerjavnega jekla. V materialnem standardu avstenitnega nerjavnega jekla je določeno temperaturno območje ogrevanja raztopine relativno široko. Pri dejanski proizvodnji toplotne obdelave je mogoče upoštevati specifično sestavo, vsebino, okolje uporabe, možno obliko okvare in druge dejavnike jekla, da bi razumno izbrali optimalno temperaturo ogrevanja. Vendar je treba paziti, da temperatura talilnega ogrevanja ne bo previsoka, kajti če je temperatura ogrevanja raztopine previsoka, lahko zrna materiala, ki je bil rafiniran s kovanjem in valjanjem, rastejo. Ogrobljenje zrn bo povzročilo nekatere škodljive posledice. Drugič, pozornost je treba posvetiti učinku stabilizacijske obdelave na delovanje stanja trdne raztopine. Pri avstenitnem nerjavnem jeklu, ki vsebuje stabilizacijske elemente, se mehanske lastnosti ponavadi zmanjšajo, ko toplotni obdelavi v trdni raztopini sledi stabilizacijska obdelava. Ta pojav se pojavi pri trdnosti, plastičnosti in žilavosti. Razlog za zmanjšanje trdnosti je lahko v tem, da se med stabilizacijsko obdelavo močan element, ki tvori karbid, bor združi z več ogljika, da nastane TiC, kar zmanjša stopnjo utrjevanja ogljika v trdni raztopini avstenita. Poleg tega se bo TiC povečal tudi v procesu ogrevanja in izolacije, kar bo prav tako vplivalo na trdnost.
Tretjič, temperatura ogrevanja za stabilizacijsko obdelavo ne sme biti previsoka in je na splošno izbrana med 850 ~ 930 stopinjami. Avstenitnega nerjavnega jekla ne bi smeli večkrat obdelati s trdno raztopino, ker bo večkratno segrevanje trdne raztopine povzročilo rast zrn in negativno vplivalo na delovanje materiala. Hkrati je treba biti pozoren na onesnaženje med predelavo in ko pride do onesnaženja, je treba sprejeti ukrepe za odpravo onesnaženja.