Виды термообработки нержавеющей стали
Термическая обработка нержавеющих сталей в основном проводится в контролируемых условиях, чтобы избежать науглероживания, обезуглероживания и образования накипи на поверхности металла.
Отжиг
Отжиг, или обработка в растворе, используется для перекристаллизации упрочненных аустенитных нержавеющих сталей и вытягивания карбидов хрома, осажденных вокруг упрочненных нержавеющих сталей, в раствор. Кроме того, эта обработка устраняет напряжения, возникающие во время холодной обработки, и гомогенизирует дендритные сварные швы из нержавеющей стали.
Отжиг нержавеющих сталей проводится при температурах выше 1040 ° C, но некоторые типы стали можно отжигать при контролируемых температурах ниже 1010 ° C с учетом мелкого размера зерна. Процесс поддерживается в течение короткого промежутка времени, чтобы предотвратить образование накипи на поверхности и контролировать рост зерен.
Закалочный отжиг
Закалочный отжиг аустенитной нержавеющей стали - это процесс быстрого охлаждения металла закалкой в воде для преодоления сенсибилизации.
Стабилизирующий отжиг
Стабилизирующий отжиг часто проводят после обычного отжига марок 321 и 347. Углерод, присутствующий в составе этих марок, может объединяться с титаном марки 321 и ниобием марки 347 во время отжига. Осаждение углерода в форме карбида ниобия или титана происходит путем дальнейшего отжига при температурах от 870 до 900 ° C в течение 2-4 часов с последующим быстрым охлаждением, что предотвращает осаждение карбида хрома.
Эту обработку можно проводить в строго коррозионных рабочих условиях или условиях, которые включают температуру в диапазоне от 400 до 870 ° C.
Уборка
Поверхность аустенитных нержавеющих сталей должна быть тщательно очищена для удаления углеродистых остатков, жира и масла перед термообработкой или отжигом, поскольку наличие остатков приводит к науглероживанию, что, в свою очередь, снижает свойства коррозионной стойкости.
Процесс отжига
Все ферритные и мартенситные нержавеющие стали можно подвергать технологическому отжигу путем нагрева в диапазоне температур феррита или полностью отжигать путем нагрева выше критической температуры в диапазоне аустенита. Подкритический отжиг можно проводить, как правило, при температурах от 760 до 830 ° C. Мягкая структура сфероидизированных карбидов и карбидов феррита может быть получена путем охлаждения материала до 25 ° C от температуры полного отжига в течение часа или выдерживания материала в течение часа при докритической температуре отжига. Изделия, прошедшие холодную обработку после полного отжига, можно отжигать при докритических температурах менее чем за 30 мин.
Ферритные марки стали, сохраняющие однофазную структуру во всем диапазоне рабочих температур, не требуют ничего, кроме короткого рекристаллизационного отжига при температурах от 760 до 955 ° C.
Контролируемая атмосфера
Нержавеющие стали обычно отжигают в контролируемых условиях, чтобы уменьшить образование накипи. Эту обработку можно проводить в солевой ванне, но наиболее предпочтительным является яркий отжиг, проводимый в условиях сильного восстановления. Производители проводят светлый отжиг проволоки, труб и плоского рулонного проката в присутствии водорода и азота. Светлые отожженные продукты обозначаются как «BA».
Закалка
Как и низколегированные стали, мартенситные нержавеющие стали упрочняются с помощью отпуска, закалки и аустенитизации. Диапазон температур аустенизации от 980 до 1010 ° C. При температуре аустенизации 980 ° C твердость после закалки имеет тенденцию сначала увеличиваться, а затем снижаться после сохранения. Оптимальная температура аустенизации для определенных марок стали может быть основана на температуре следующего технологического отпуска.
Растрескивание сложных участков из высокоуглеродистой и низкоуглеродистой стали можно предотвратить путем предварительного нагрева стали до 790 ° C перед аустенизацией.
Охлаждение и закалка
Мартенситные нержавеющие стали имеют высокое содержание сплава и, следовательно, высокую прокаливаемость. Полная твердость может быть достигнута за счет охлаждения на воздухе при температуре аустенизации, но для закалки больших участков иногда может потребоваться закалка в масле. Закаленные детали необходимо отпустить сразу после охлаждения при комнатной температуре, особенно если для предотвращения растрескивания использовалась закалка в масле. В некоторых случаях компоненты перед отпуском замораживают при -75 ° C. Отпуск мартенситных сталей проводится при температурах выше 510 ° C с последующим быстрым охлаждением сталей при температурах ниже 400 ° C во избежание охрупчивания.
Некоторые дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали требуют более строгой термообработки по сравнению со стандартными мартенситными сталями. Например, старение, охлаждение при температуре ниже нуля, пусковой отжиг и отжиг могут потребовать полуаустенитного типа дисперсионного твердения. С другой стороны, для мартенситного дисперсионного твердения часто требуется только обработка старением.
Снятие стресса
Снятие напряжения ниже 400 ° C является наиболее распространенной практикой, но в результате достигается лишь умеренное снятие напряжения. Снятие напряжений при температурах от 425 до 925 ° C значительно снизит остаточные напряжения, которые в противном случае вызывают нестабильность размеров или коррозионное растрескивание под напряжением. Один час снятия напряжения при 870 ° C снимает примерно 85% остаточных напряжений. Однако в этом диапазоне температур карбиды могут выделяться на границах зерен, что приводит к сенсибилизации, которая влияет на коррозионную стойкость во многих средах. Чтобы избежать этих эффектов, предпочтительны стабилизированные нержавеющие стали или стали с низким содержанием углерода.
Полная обработка нержавеющих сталей путем нагрева до 1080 ° C с последующим быстрым охлаждением устраняет все остаточные напряжения. Однако это непрактично для большинства крупных или сложных производств.
Снятие напряжения при низких температурах
При выполнении холодной обработки аустенитных нержавеющих сталей для повышения прочности предел текучести при сжатии и предел пропорциональности будут иметь тенденцию к увеличению при снятии напряжения при низких температурах. Снятие напряжений проводится при температуре от 345 до 425 ° C, если межкристаллитное сопротивление не имеет значения. Более высокие температуры ухудшают прочность материала, и, следовательно, они не являются предпочтительными для снятия напряжений в холоднодеформированных изделиях.
Отжиг после сварки
Сварочные изделия из нержавеющей стали нагревают до температур ниже стандартных температур отжига, чтобы минимизировать высокие остаточные напряжения, при этом отжиг с последующей сваркой невозможен. Снятие напряжений часто выполняется на больших или сложных сварных участках или на разнородных сварных деталях, состоящих из низколегированной стали, приваренной к нержавеющей стали.
Снятие напряжений в ферритных или мартенситных нержавеющих сталях способствует отпуску сварных швов и зон термического влияния в дополнение к восстановлению коррозионной стойкости некоторых типов. Температуры отжига для этих марок нержавеющей стали относительно низкие.
Поверхностное упрочнение
На нержавеющих сталях можно применять только определенные методы поверхностного упрочнения. В большинстве случаев упрочнение низколегированных сталей и углерода зависит от мартенситного превращения, так что получаемая твердость связана с содержанием углерода. Однако этот метод закалки не получил широкого распространения, поскольку содержание углерода в мартенситных нержавеющих сталях колеблется от низкого до чрезвычайно низкого.
Азотирование
Поверхность аустенитных нержавеющих сталей может быть упрочнена азотированием. Этот процесс имеет очень ограниченное применение, так как сердечник из нержавеющей стали мягкий и имеет очень низкую прочность для тяжелых условий эксплуатации. Еще одно серьезное ограничение заключается в том, что азотированная сталь менее устойчива к коррозии по сравнению с исходной нержавеющей сталью.
Физическое осаждение из паровой фазы (PVD)
Физическое осаждение из паровой фазы позволяет наносить тонкие твердые слои на многие материалы, включая нержавеющую сталь. Нитрид титана - наиболее часто применяемое покрытие, доступное в эстетически приятном золотом цвете. Благодаря своему внешнему виду это покрытие обычно наносится на зеркально отполированную поверхность № 8 для изготовления архитектурных панелей, залитых золотыми панелями.