不锈钢之热处理.pptx
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1、2024/4/222024/4/221 1不锈钢不锈钢之热处理之热处理报告人:报告人:XXXXXXXXXX有限公司有限公司2024/4/222024/4/222 21.随着冶金技术的发展,各类优质不锈钢不断出现。尽管冶随着冶金技术的发展,各类优质不锈钢不断出现。尽管冶金行业可以不断研发优质钢种,但是需要正确的热处理才金行业可以不断研发优质钢种,但是需要正确的热处理才能更好的发挥不锈钢的功能。能更好的发挥不锈钢的功能。2.不同钢种的不锈钢加热冷却过程中,基体组织转变不同,不同钢种的不锈钢加热冷却过程中,基体组织转变不同,碳、氮化物以及金属间化合物生成转变不同,对不锈钢的碳、氮化物以及金属间化合物
2、生成转变不同,对不锈钢的性能影响不同。因此,在不锈钢热处理过程中应根据钢种性能影响不同。因此,在不锈钢热处理过程中应根据钢种和使用目的选择合适的热处理工艺。和使用目的选择合适的热处理工艺。前言、不锈钢热处理前言、不锈钢热处理2024/4/222024/4/223 3一、奥氏体不锈钢热处理一、奥氏体不锈钢热处理二、铁素体不锈钢热处理二、铁素体不锈钢热处理三、马氏体不锈钢热处理三、马氏体不锈钢热处理四、析出硬化不锈钢热处理四、析出硬化不锈钢热处理目目 录录2024/4/222024/4/224 41.奥氏体不锈钢热处理目的奥氏体不锈钢热处理目的(1)奥氏体不锈钢基体组织为奥氏体不锈钢基体组织为奥氏
3、体,在加热和冷却过奥氏体,在加热和冷却过程中不发生马氏体相变,程中不发生马氏体相变,没有淬硬性。没有淬硬性。(2)奥氏体热处理的目的是提奥氏体热处理的目的是提高耐蚀性,消除第二相带高耐蚀性,消除第二相带来的不利影响,消除应力,来的不利影响,消除应力,或使已经加工硬化的材料或使已经加工硬化的材料得到软化。得到软化。一、奥氏体不锈钢热处理一、奥氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/225 5(1)析出物生成温度析出物生成温度2.热处理的理论基础热处理的理论基础1000800600400200Cr23C6析出温度范围析出温度范围(约约450870)相析出温度范围相析出温度范围(约约6208
4、40)Ti安定化处理温度范围安定化处理温度范围(约约870950)固溶化热处理温度范围固溶化热处理温度范围(约约9501100)-Fe生成温度范围生成温度范围(约约1100 以上以上)一、奥氏体不锈钢热处理一、奥氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/226 6(2)合金碳化物的析出与溶解合金碳化物的析出与溶解2.热处理的理论基础热处理的理论基础18Cr-8Ni1)碳溶解度碳溶解度304(18Cr-8Ni),1200碳的碳的溶解度溶解度0.34%,1000 碳的溶碳的溶解度解度0.18%。600 碳的溶解碳的溶解度度0.03%。304碳含量不大于碳含量不大于0.08%,1000 以上碳
5、固溶于奥氏体中,以上碳固溶于奥氏体中,由于碳原子半径小,所以温度由于碳原子半径小,所以温度降低时碳原子沿着晶界析出。降低时碳原子沿着晶界析出。0.34%0.18%0.03%一、奥氏体不锈钢热处理一、奥氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/227 7(2)合金碳化物的析出与溶解合金碳化物的析出与溶解2)晶间贫铬晶间贫铬碳溶解度:温度降低,溶碳溶解度:温度降低,溶解度降低。解度降低。碳原子半径:原子半径小,碳原子半径:原子半径小,溶解度降低,沿晶界析出。溶解度降低,沿晶界析出。稳定性:析出碳原子不稳稳定性:析出碳原子不稳定,与定,与Cr、Fe生产稳定的生产稳定的Cr23C6或或(FeCr
6、)23C6。原子扩散速率原子扩散速率:碳原子半:碳原子半径小,扩散速率较大。铬径小,扩散速率较大。铬原子半径大,扩散速率较原子半径大,扩散速率较小。小。贫铬区贫铬区固溶化处理固溶化处理一、奥氏体不锈钢热处理一、奥氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/228 8(3)相相2.热处理的理论基础热处理的理论基础相相1)产生条件)产生条件620840 温区,长时间加热温区,长时间加热加入铁素体形成元素,如加入铁素体形成元素,如Ti、Nd等。等。采用形成铁素体形成元素高的焊条焊缝采用形成铁素体形成元素高的焊条焊缝中。中。以以Mn、N代代Ni的奥氏体中。的奥氏体中。2)不利影响)不利影响1)产生
7、条件)产生条件降低塑性,特别是冲击韧性。降低塑性,特别是冲击韧性。相是富金属间化合物,形成时易导致相是富金属间化合物,形成时易导致晶间腐蚀,晶间腐蚀,Cl-介质中点蚀。介质中点蚀。一、奥氏体不锈钢热处理一、奥氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/229 9(4)-铁素体铁素体2.热处理的理论基础热处理的理论基础-铁素体铁素体1)产生条件)产生条件铸造的铬铸造的铬-镍奥氏体不锈钢,铸态化学镍奥氏体不锈钢,铸态化学成份不均匀,铁素体形成元素偏聚区。成份不均匀,铁素体形成元素偏聚区。一些奥氏体不锈钢的焊缝组织中。一些奥氏体不锈钢的焊缝组织中。2)有利影响)有利影响1)产生条件)产生条件含含
8、5-20%-铁素体,减少晶间腐蚀。铁素体,减少晶间腐蚀。提高屈服强度。提高屈服强度。在低应力条件下可降低应力腐蚀的敏感在低应力条件下可降低应力腐蚀的敏感性。性。焊接时,减少焊接热裂纹形成的可能性焊接时,减少焊接热裂纹形成的可能性3)不利影响)不利影响压力加工时易形成裂纹压力加工时易形成裂纹(两种组织变形能力不同两种组织变形能力不同)。一、奥氏体不锈钢热处理一、奥氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/2210103.热处理工艺热处理工艺(1)固溶化处理固溶化处理1)固溶化处理温度:固溶化处理温度:950-11502)保温时间:比一般合金钢长保温时间:比一般合金钢长20-30%。3)冷却
9、:碳化物形成温度区间冷却:碳化物形成温度区间(450-850)需快冷,冷却方式有以下原则需快冷,冷却方式有以下原则铬含量大于铬含量大于22%,且镍含量较高;碳含量大于,且镍含量较高;碳含量大于0.08%;碳含量不;碳含量不大于大于0.08%但有效尺寸大于但有效尺寸大于3mm的不锈钢,选用水冷。的不锈钢,选用水冷。碳含量不大于碳含量不大于0.08%,有效尺寸小于,有效尺寸小于3mm的不锈钢,选用风冷。的不锈钢,选用风冷。有效尺寸小于有效尺寸小于0.5mm的薄件可空冷。的薄件可空冷。一、奥氏体不锈钢热处理一、奥氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/221111(1)固溶化处理固溶化处理一
10、、奥氏体不锈钢热处理一、奥氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/2212123.热处理工艺热处理工艺(2)安定化处理安定化处理1)安定化处理温度:高于铬的碳化物溶解温安定化处理温度:高于铬的碳化物溶解温度度(450-870)低于或略高于低于或略高于TiC和和NbC的的溶解温度(溶解温度(750-1120)。一般推荐为)。一般推荐为870-950。2)保温时间:保温时间:2-4小时小时(依工件形状,合金元依工件形状,合金元素等)。厚度或直径为素等)。厚度或直径为25mm的保温时间的保温时间2小时,超过的加计小时,超过的加计1小时。小时。3)冷却:较小的冷却速度,如空冷或炉冷。冷却:较小
11、的冷却速度,如空冷或炉冷。安定化处理是含安定化处理是含Nd或或Ti的奥氏体不锈钢采用的奥氏体不锈钢采用的热处理方法。的热处理方法。一、奥氏体不锈钢热处理一、奥氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/2213133.热处理工艺热处理工艺(3)去应力退火去应力退火1)奥氏体不锈钢的去应力退火工艺,应根据奥氏体不锈钢的材质、使用奥氏体不锈钢的去应力退火工艺,应根据奥氏体不锈钢的材质、使用环境、消除应力的目的及工件形状尺寸等情况选择。环境、消除应力的目的及工件形状尺寸等情况选择。2)去应力退火的目的去应力退火的目的去除残余应力,降低应力腐蚀破裂。去除残余应力,降低应力腐蚀破裂。保证工件最终尺寸
12、的稳定性。保证工件最终尺寸的稳定性。一、奥氏体不锈钢热处理一、奥氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/2214143)应力腐蚀破坏应力腐蚀破坏一、奥氏体不锈钢热处理一、奥氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/22福欣特殊鋼專案組組內教育訓練福欣特殊鋼專案組組內教育訓練1515(3)去应力退火方法去应力退火方法说明:表中方法顺序为优先选择顺序说明:表中方法顺序为优先选择顺序 A:1010-1120加热保温后缓慢冷却。加热保温后缓慢冷却。B:850-900加热保温后缓慢冷却。加热保温后缓慢冷却。C:1010-1120加热保温后快速冷却。加热保温后快速冷却。D:480-650 加
13、热保温后缓慢冷却。加热保温后缓慢冷却。E:430-480 加热保温后缓慢冷却。加热保温后缓慢冷却。F:200-480 加热保温后缓慢冷却加热保温后缓慢冷却 保温时间:按每保温时间:按每25mm,保温,保温1-4h,较低温度时采用较长保温时间。较低温度时采用较长保温时间。注:注:在较强应力腐蚀环境工作,最好选用在较强应力腐蚀环境工作,最好选用 类钢类钢A处理,或处理,或 类钢类钢B处理。处理。工件在制作过程中,产生敏化情况下工件在制作过程中,产生敏化情况下应用。应用。如果工件在最终加工后进行如果工件在最终加工后进行C处理时,处理时,此时可采用此时可采用A或或B处理。处理。一、奥氏体不锈钢热处理一
14、、奥氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/2216161.铁素体不锈钢热处理目的铁素体不锈钢热处理目的(1)铁素体不锈钢一般情况下是稳定的单相铁素体铁素体不锈钢一般情况下是稳定的单相铁素体 组织,加组织,加热冷却过程中不发生马氏体相变,不能淬硬化。热冷却过程中不发生马氏体相变,不能淬硬化。(2)铁素体不锈钢热处理的目的是消除或减弱在生产工序中铁素体不锈钢热处理的目的是消除或减弱在生产工序中可能产生的第二相及其带来的不利影响。可能产生的第二相及其带来的不利影响。1)相脆性:相脆性:540-815长期停留,长期停留,相硬而脆的,降低钢的塑性和相硬而脆的,降低钢的塑性和耐蚀性。耐蚀性。2)
15、475脆性:脆性:400-500 长期停留,形成富长期停留,形成富Cr相与母相共格引起相与母相共格引起点阵畸变和内应力。强度升高,韧性降低、耐蚀性降低。点阵畸变和内应力。强度升高,韧性降低、耐蚀性降低。3)高温脆性:含有一定量的高温脆性:含有一定量的C、N等间隙元素,加热到等间隙元素,加热到950 以上再以上再冷却下来时,形成冷却下来时,形成 铬的碳、氮化物,降低钢的韧性和耐蚀性。铬的碳、氮化物,降低钢的韧性和耐蚀性。二、铁素体不锈钢热处理二、铁素体不锈钢热处理2024/4/222024/4/2217172.铁素体不锈钢热处理工艺铁素体不锈钢热处理工艺(1)退火退火1)退火温度:退火温度:70
16、0-8002)保温时间:保温时间:30min+厚度厚度1min/mm405650-815空冷或水冷空冷或水冷430705-790 815-900 空冷或炉冷空冷或炉冷炉冷到炉冷到600(5-10/h)然后空)然后空冷冷430F705-790 空冷或水冷空冷或水冷442760-830 空冷或水冷空冷或水冷446760-830 空冷或水冷空冷或水冷备注:保温时间一般为备注:保温时间一般为1-2h 薄薄物(厚度物(厚度2-3mm)3-5min二、铁素体不锈钢热处理二、铁素体不锈钢热处理2024/4/222024/4/221818二、铁素体不锈钢热处理二、铁素体不锈钢热处理2.铁素体不锈钢热处理工艺铁
17、素体不锈钢热处理工艺(2)去应力退火去应力退火1)退火温度:退火温度:700-760或者或者230-370 2)保温时间:保温时间:1.5-2h3)冷却:先以冷却:先以50/min冷却到冷却到600,然后空冷。,然后空冷。2024/4/222024/4/2219192.铁素体不锈钢热处理工艺铁素体不锈钢热处理工艺(2)去应力退火去应力退火1)退火温度:退火温度:700-760或者或者230-370 2)保温时间:保温时间:1.5-2h3)冷却:先以冷却:先以50/min冷却到冷却到600,然后空冷。,然后空冷。(3)高纯铁素体退火高纯铁素体退火1)退火温度:退火温度:900-10502)保温时
18、间:保温时间:1-2h。3)冷却:快冷。冷却:快冷。二、铁素体不锈钢热处理二、铁素体不锈钢热处理2024/4/222024/4/2220201.马氏体不锈钢热处理目的马氏体不锈钢热处理目的 马氏体不锈钢加热冷马氏体不锈钢加热冷却过程中发生马氏却过程中发生马氏体相变,具有淬体相变,具有淬 硬硬性,通过调整碳、性,通过调整碳、铬、钼等合金元素铬、钼等合金元素的含量和应用热处的含量和应用热处理的方法获得所需理的方法获得所需要的力学性能,满要的力学性能,满足不同的使用要求。足不同的使用要求。三、马氏体不锈钢热处理三、马氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/2221212.马氏体不锈钢热处理理
19、论基础马氏体不锈钢热处理理论基础(1)加热转变加热转变1)通过淬火可以硬化的钢,钢的通过淬火可以硬化的钢,钢的奥氏体体化是一个重要的过程。奥氏体体化是一个重要的过程。2)奥氏体化过程中碳原子的扩散奥氏体化过程中碳原子的扩散是关键。是关键。3)合金元素的含量和种类对碳原合金元素的含量和种类对碳原子的影响,使奥氏体形成和均子的影响,使奥氏体形成和均匀化过程复杂化。如,匀化过程复杂化。如,Cr使共使共析点左移、与析点左移、与C形成碳化物影形成碳化物影响扩散,影响奥氏体的形成。响扩散,影响奥氏体的形成。三、马氏体不锈钢热处理三、马氏体不锈钢热处理2024/4/222024/4/2222222.马氏体不
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