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奥氏体不锈钢热处理关键问题

奥氏体不锈钢,顾名思义其组织为奥氏体,奥氏体不锈钢的热处理十分重要,因为奥氏体不锈钢的重要任务是耐蚀,热处理不当,其耐蚀性能会大打折扣,本期主要向大家讲述奥氏体不锈钢的热处理。

奥氏体不锈钢,是常见的不锈钢(18-8钢),如厨房中很多餐具都是奥氏体不锈钢做的。奥氏体不锈钢,顾名思义其组织为奥氏体,它没有磁性,没有淬硬性。

奥氏体不锈钢在氧化性环境中抗腐蚀性非常强,所谓的氧化环境可以简单理解为含氧较多的环境,奥氏体不锈钢韧性好,容易加工成型,因而用途非常广泛。

奥氏体不锈钢管

奥氏体不锈钢主要用于耐蚀目的,热处理对其影响很大。奥氏体不锈钢的耐蚀性和耐酸性主要依赖表面钝化,如果表面钝化这种行为不能维系,则它就会发生腐蚀。因此,奥氏体不锈钢并不是完全不锈,它只是针对氧化环境和酸性环境。对于特殊的离子,并不具有强大的抗拒能力。奥氏体不锈钢的热处理主要影响表面层的钝化能力,因而影响其腐蚀性能。 

304不锈钢极化曲线,出现阳极钝化区

均匀腐蚀是最常见的腐蚀现象,均匀腐蚀取决于铬元素的分布均匀性。热处理影响铬元素的分布规律,自然影响奥氏体不锈钢的耐均匀腐蚀特性。

晶间腐蚀也是评价奥氏体不锈钢的重要腐蚀性能之一。一般来说,如果奥氏体不锈钢发生敏化,在晶界析出大量的串珠状的碳化物,则其晶间腐蚀性能会大打折扣。奥氏体不锈钢如果发生敏化,即使在很普通的电化学环境也会发生严重的晶间腐蚀。

晶间腐蚀开裂

应力腐蚀开裂是奥氏体不锈钢最常见的破坏形式。大家需要注意,应力腐蚀开裂取决于两方面主要因素:其一,必须有应力,它可能是外加应力,也可能是残余应力;其二,应力腐蚀开裂敏感离子,比如卤族元素离子,尤其以氯离子最为常见。应用奥氏体不锈钢的地方,时常不是使用其承受应力的能力,因此应该特别关注残余应力,因为在含有氯离子的环境中,残余应力会造成其应力腐蚀开裂。去残余应力的方法是去应力退火

奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂

点蚀是最可怕的腐蚀。说其是最可怕的腐蚀,采用古人说的一句话形容这个问题再恰当不过了:“千里之堤,溃于蚁穴”。点蚀产生有两个主要原因:其一,是材料成分不均匀,比如发生敏化,奥氏体不锈钢就特别容易发生点蚀;其二,环境腐蚀介质浓度不均匀,这也是引起点蚀的原因。一旦发生点蚀,局部钝化膜层就被破坏掉,于是会在活性和钝化两种状态之间竞争,一旦无法发生钝化,点蚀就会不断进行下去,直到构件穿孔。

奥氏体不锈钢点蚀

奥氏体不锈钢在室温至高温状态没有固态相变点,其热处理的目的主要是为了使加工过程中产生的碳化物溶解到基体中去,从而使合金元素分布更加均匀。将奥氏体不锈钢加热到高温,使碳化物溶解到基体中去,然后快速冷却到室温,这个过程,奥氏体不锈钢不会硬化,因为没有相变,室温仍保持奥氏体状态,这个过程称为固溶处理。固溶处理中,快速冷却的目的只是为了让碳原子及合金元素分布更加均匀。

奥氏体不锈钢敏化示意图

奥氏体不锈钢在固溶处理时,如果冷却速度过慢,随着温度下降,碳原子在基体中的溶解度下降,碳化物便会析出。并且碳原子特别容易与铬结合,形成M23C6型碳化物,分布在晶界上,晶界发生贫铬现象,发生敏化。奥氏体不锈钢发生敏化以后,应在850�C以上加热,碳化物会固溶,再快速冷却就能够解决敏化问题。

奥氏体不锈钢金相组织

信息和图片来源:来自金属材料科学与技术整理


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