Глубокое погружение в термическую обработку аустенитной нержавеющей стали | MachineMFG

Глубокое погружение в термическую обработку аустенитной нержавеющей стали

0
(0)

С развитием металлургических технологий постоянно появляются различные высококачественные нержавеющие стали. Несмотря на способность металлургической промышленности постоянно разрабатывать превосходные марки стали, для оптимизации функциональности нержавеющей стали необходима соответствующая термическая обработка.

В процессе нагрева и охлаждения различных марок стали происходит различное преобразование структуры матрицы, образование и переход карбидов, нитридов и интерметаллических соединений, которые по-разному влияют на эксплуатационные характеристики нержавеющей стали.

Поэтому подходящий процесс термообработки должен выбираться на основе тип стали и предполагаемое применение при термообработке нержавеющей стали.

Термообработка аустенитной нержавеющей стали

1. Цель термообработки аустенитной нержавеющей стали

Аустенитная нержавеющая сталь имеет аустенит матричная структура. В процессе нагрева и охлаждения не происходит мартенситного фазового превращения, поэтому отсутствует закаливаемость.

Целью аустенитной термообработки является повышение коррозионной стойкости, смягчение негативных последствий вторичной фазы, снятие напряжения или смягчение материала, уже подвергшегося закалке.

2. Фундаментальные теории

(1) Температура образования осадков

(2) Осаждение и растворение карбидов сплавов

1) Растворимость углерода

Для стали 304 (18Cr-8Ni) растворимость углерода при 1200℃ составляет 0,34%, при 1000℃ - 0,18%, а при 600℃ - 0,03%.

Сайт содержание углерода в стали 304 не превышает 0,08%. При температуре выше 1000℃ углерод растворяется в аустенит. Учитывая малый радиус атомов углерода, при понижении температуры углерод осаждается по границам зерен.

2) Межкристаллитное разрушение хрома

Растворимость углерода: При понижении температуры растворимость уменьшается.

Радиус атома углерода: Меньший атомный радиус означает меньшую растворимость, что приводит к выпадению осадка по границам зерен.

Стабильность: Осажденные атомы углерода нестабильны и образуют устойчивые соединения с хромом и железом, такие как Cr23C6 или (FeCr)23C6.

Скорость диффузии атомов: Меньший радиус атомов углерода приводит к увеличению скорости диффузии. И наоборот, больший радиус атомов хрома приводит к меньшей скорости диффузии.

(3) Фаза сигмы

1) Условия формирования:

- Длительный нагрев в диапазоне температур 620~840℃.

- Добавление ферритообразующих элементов, таких как Титан (Ti), неодима (Nd) и др.

- Использование сварочных прутков с высоким содержанием ферритообразующих элементов в сварной шов.

- В аустените с марганцем (Mn), азотом (N), заменяющим никель (Ni).

2) Неблагоприятные эффекты:

- Снижение пластичности, особенно ударной вязкости.

- Сигма-фаза является богатым интерметаллическим соединением, ее образование может легко привести к межкристаллитная коррозияи питтинга в хлоридных (Cl-) средах.

(4) Дельта-феррит

1) Условия формирования:

В литой хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали химический состав литого состояния неоднороден, что приводит к появлению областей, богатых ферритообразующими элементами.

В структуре сварного шва некоторых аустенитных нержавеющих сталей.

2) Благотворное влияние:

Содержащий дельта-феррит 5-20% может уменьшить межкристаллитная коррозия.

Он усиливает предел текучести.

В условиях низкого напряжения он может снизить восприимчивость к коррозии под напряжением.

Во время сварки он снижает вероятность образования термических трещин.

3) Неблагоприятные эффекты:

При обработке давлением легко могут возникнуть трещины из-за разной способности двух структур к деформации.

3. Процесс термообработки

(1) Обработка раствором

1) Температура обработки раствора: 950-1150℃

2) Время изоляции: 20-30% дольше, чем обычно легированная сталь.

3) Охлаждение: В диапазоне температур образования карбида (450-850℃) требуется быстрое охлаждение.

Для методов охлаждения применимы следующие принципы:

  • При содержании хрома более 22%, а также при высоком содержании никеля;
  • Для содержания углерода более 0,08%;
  • Для нержавеющей стали с содержанием углерода не более 0,08%, но с эффективным размером более 3 мм, выбирается водяное охлаждение;
  • Для нержавеющей стали с содержанием углерода не более 0,08% и эффективным размером менее 3 мм выбирается воздушное охлаждение;
  • Для тонких деталей с эффективным размером менее 0,5 мм можно использовать естественное охлаждение.
JISТемпература созревания в градусах Цельсия.Метод холодной обработки
SUS 4031010-1150Быстрое охлаждение
SUs 304HВыше 950 Быстрое охлаждение
SUS 304L1010-1150Быстрое охлаждение
SUS 321920-1150Быстрое охлаждение
SUS 321HДля холодной обработки требуется твердость более 1095.Быстрое охлаждение
Горячая обработка требует твердости более 1050.Быстрое охлаждение
SUS 3161010-11S0Быстрое охлаждение
SUS 316HВыше 985 Быстрое охлаждение
SUS 316L1010-1150Быстрое охлаждение
SUS 316JI1010-1150Быстрое охлаждение
SUS 316JIL1010-1150Быстрое охлаждение
SUS 3011010-1150Быстрое охлаждение
SUS 3021010-1150Быстрое охлаждение
SUS 309 S1030-1180Быстрое охлаждение
SUS 310 S1030~1180Быстрое охлаждение
SUS 347980~1150Быстрое охлаждение
SUS 347HХолодная обработка 1095 и вышеБыстрое охлаждение
Высокотемпературная обработка 10S0 и выше.Быстрое охлаждение
SUS 3031010-1150Быстрое охлаждение
SUS 3051010-1150Быстрое охлаждение
SUS 30SM1010-1150Быстрое охлаждение
SUS 3171010-1150Быстрое охлаждение
SUS 317L1010-1150Быстрое охлаждение
SUH 31950-1150Быстрое охлаждение
SUH 3091030-1150Быстрое охлаждение
SUH 3101030-1180Быстрое охлаждение
SUH 3301030-1180Быстрое охлаждение

(2) Стабилизирующее лечение

Стабилизирующая обработка - это метод термообработки аустенитной нержавеющей стали, содержащей Nd или Ti.

1) Стабилизирующая температура обработки: Выше температуры растворения карбидов хрома (450-870℃), но ниже или немного выше температуры растворения TiC и NbC (750-1120 ℃). Общая рекомендация составляет 870-950 ℃.

2) Время выдержки: 2-4 часа (в зависимости от формы заготовки), элементы сплава, и т.д.). Время выдержки для изделий толщиной или диаметром 25 мм составляет 2 часа, а для больших размеров добавляется еще один час.

3) Охлаждение: Медленное охлаждение, например, воздушное охлаждение или охлаждение в печи.

(3) Снятие стресса Отжиг

1) Процесс отжига аустенитной нержавеющей стали для снятия напряжений должен выбираться с учетом свойств материала, условий эксплуатации, цели снятия напряжений, а также размера и формы заготовки.

2) Целями отжига для снятия напряжения являются:

  • Чтобы удалить остаточное напряжениеуменьшает коррозионное растрескивание под напряжением;
  • Для обеспечения окончательной стабильности размеров заготовки.

3) Коррозионное растрескивание под напряжением

Марка сталиТермическая обработкаОстаточное напряжение в кгс/мм2Время, при котором происходит разрыв при кипячении 42% MgCl2 (при 154 градусах Цельсия).
Направление окружностиПродольное направление
304Охлажденное состояние (прочность на разрыв 115,9 кг/мм2)32.448.37.5Перелом
Полутвердое состояние (прочность на разрыв 93,2 г/мм2)6Перелом
540℃24 часаОхлаждение воздуха7.5Перелом
6500.5Охлаждение воздуха22Перелом
6508Охлаждение воздуха14.5Перелом
7450.5Охлаждение воздуха1.35.9245Незначительный перелом
7450.5Ложное охлаждение292Разрыв
8700.5Охлаждение воздуха>292Нет перелома
8700.5Ложное охлаждение>292Нет перелома
87024Охлаждение воздуха>292Нет перелома
3161/4H Условия охлаждения (прочность на разрыв 80,4 кг/мм2)36.714.77.5Перелом
Термообработка и коррекция охлаждения на месте (прочность на разрыв 64,3 кг/мм2)11.97.5Перелом
540℃24h31.57.5Перелом
6500.527.37.5Перелом
650814.5Перелом
7450.518.722Перелом
7450.516.322Перелом
745822Перелом
7900.57.324Перелом
8400.52.5>240Нет перелома
8700.5Охлаждение воздуха2.55.8>292Нет перелома
8700.5Ложное охлаждение>292Нет перелома
87024Охлаждение воздуха>292Нет перелома
Сварные и охлаждающие трубы толщиной 0,9 мм и внешним диаметром 15 мм.

4) Метод отжига для снятия напряжений

Типы материалов Метод использования Условия и цель снятия напряжения.Тип I
(Ультранизкий уровень углерода)
00Cr19Ni10
00Cr17Ni14Mo2
Класс II
(Включая стабильные элементы)
0Cr18Ni10Ti
0Cr18Ni11Nb
Тип III (другой)
0Cri8Ni10
0Cr17Ni12Mo2
Для коррозионных сред с высокой нагрузкой.A-BБ-А
Для средненапряженных коррозионных сред.A-B-CB-A-CC①
Для коррозионных сред с низкой нагрузкой.A-B-C-D-EB-A-C-D-EC-E
Уменьшение локальной концентрации напряжений.EEE
Применяется в условиях межкристаллитной коррозии.A-C②A-C-B②C
Устранение значительных остаточных напряжений после обработки.A-CA.C.C
Снимают напряжение, возникающее в процессе обработки.A-B-CB-A-CC③
В ситуациях, связанных со значительными остаточными напряжениями от механической обработки и напряжениями, возникающими в процессе эксплуатации, а также для крупногабаритных сварных деталей большого сечения.A-C-BA-C-BC
Обеспечьте стабильность размеров компонентов.FFF

Примечание: Методы в таблице перечислены в порядке приоритета.

  • О: Нагрейте до 1010-1120℃, выдержите, затем дайте медленно остыть.
  • B: Нагрейте до 850-900℃, выдержите, затем дайте медленно остыть.
  • C: Нагрейте до 1010-1120℃, выдержите, затем быстро охладите.
  • D: Нагрейте до 480-650℃, выдержите, затем дайте медленно остыть.
  • E: Нагрейте до 430-480℃, выдержите, затем дайте медленно остыть.
  • F: Нагрейте до 200-480℃, выдержите, затем дайте медленно остыть.

Время выдержки: На каждые 25 мм выдерживайте 1-4 часа. При более низких температурах требуется более длительное время выдержки.

Примечания:

  • Для работы в условиях коррозии под высоким напряжением лучше всего использовать обработку стали типа I A или стали типа II B.
  • Его следует применять, когда заготовка становится чувствительной в процессе производства.
  • Если после окончательной обработки заготовка подвергается обработке C, то на этом этапе можно использовать обработку A или B.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх