热处理——不锈钢的热处理

1. 马氏体不锈钢热处理的特点是什么？

   马氏体型不锈钢Cr13型(低碳和中碳)Cr17Ni型(低碳)，Cr热处理工艺包括退火和淬火 回火、去应力等。

（1）Cr13型不锈钢：Cr≥12%的合金具有不锈钢性能，可淬火加固。奥氏体化组织中有铁素体组织，淬火后保留，Cr若含量过高，加热会形成单相铁素体，不能淬火加固。

1) 退火

软化退火可满足切割加工的要求。锻后热处理可防止锻件开裂，挤压变形需完全退火。

大量碳化铬存在于退火工件中，固溶体中的铬含量降低，与基体形成多个微电池，加速了钢的腐蚀。

对于1Cr淬火硬度与碳含量密切相关，碳含量高≥铬含量为0.13%≥12.硬度为75%>46，碳对碳含量影响较大，铬影响较小。HRC。2Cr13的淬火硬度50HRC左右。3Crl3和4Crl硬度为51~56HRC

2) 淬火后的回火：

1Cr淬火的常用温度为1万~1050℃，2Cr13一般采用980～1000℃，1Cr13和2Cr回火温度一般为600~700℃。

对于1Cr尽量不要选40~43设计技术要求HRC（401HB）在硬度范围内，淬火后的回火温度和时间难以控制。如果必须选择在此硬度范围内，热处理淬火温度应相应降低，但实际生产中的控制仍相对困难，

其次，降低奥氏体加热温度会影响碳化物的固溶，冲击性能相对较低。

第三，回火温度为500~600℃组织中高弥散性碳化物沉淀，不仅耐腐蚀性低，而且冲击韧性低。

3Cr13和4Cr淬火温度1000~1020℃，低温200～300℃，耐腐蚀性好，回火硬度3Cr13≥48HRC,4Cr13≥50HRC。高温回火一般为600~750℃。

对于Cr13型钢淬火后需要83型钢h内部回火，防止开裂。

（2）Cr17Ni型不锈钢：这种钢是1Cr17铁素体不锈钢添加2%Ni发展。奥氏体 铁素体在高温淬火加热时，淬火一般采用油冷，淬火组织为：马氏体 铁素体 少量参与奥氏体。锻造后容易产生白点，锻造后需要去除白点。

铁素体在热处理技术要求中的含量往往是≤15%的指标要求，但由于碳含量波动小，铁素体含量会超标。一般需要碳含量≥0.15%，Cr16%~17.5%，Ni2%~2.5%。

淬火加热温度一般为980~1020℃，回火温度275～350℃和550～700℃，回火后空冷，有时需要回火两次，以消除奥氏体组织的参与。回火温度为350~550℃冲击韧性低，不建议使用。

(3)热处理加热时建议使用保护气氛炉，防止氧化脱碳。

   1. 马氏体钢常用的热处理工艺是什么？

   常用的马氏体钢热处理工艺包括退火、去应力、淬火和回火。热处理加热保温系数见表

不锈钢加热保温时间表(根据结构钢选择工件的有效尺寸)。

不锈钢退火、回火及正火热处理规范。

2. 奥氏体不锈钢热处理工艺是什么？

答：1Cr18Ni9Ti它是一种典型的铬镍奥氏体不锈钢（18-8）。由于18-8不锈钢在固态下基本保持单一的奥氏体组织，因此在加热和冷却过程中不存在a→γ同素异构转化除沉淀硬化奥氏体不锈钢外，不能通过热处理加固。一般18-8奥氏体钢只能通过冷变形加固。

18-8钢常用的热处理包括应力去除、固溶处理、敏化处理、稳定处理和消除σ相的热处理。

1)应力退火

冷加工应力~3500可加热至3000℃，保温1～2h，空冷。一般采用850~950消除焊接应力℃加热，保温1~3h，空冷或水冷。

2）固溶处理

固溶处理工艺与淬火工艺相似，但钢中不相变，处理后室温组织过饱和γ一Fe而不是过饱和α一Fe固溶体。固溶处理的主要目的是使奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性。

固溶加热温度常用于1050~11000℃。碳含量高时，取上限温度，含碳量低时取下限温度。空气炉中的热处理、加热和保温系数见表8-1。处理后应迅速冷却。一般采用水冷，薄壁件可采用空气冷却。

钢应在中性或弱氧化气氛中加热，因此空气炉通常用作加热设备，氨分解气氛作为加热介质。由于氯化盐会腐蚀钢，因此不应使用盐浴加热。为保证加热质量，零件表面必须在处理前清洁。

3）敏化处理

在400～800℃在温度范围内加热以钢的耐晶间腐蚀性，称为敏化处理。温度范围称为敏化温度。

除特殊情况外，钢应尽量避免在敏化温度范围内加热。固溶处理是利用固溶处理工艺消除敏化处理的影响，使沉淀的碳化铬再次溶解在奥氏体中。

4)稳定处理

金属腐蚀的形式有很多种。沿金属表面的晶体边界腐蚀称为晶间腐蚀。在奥氏体不锈钢中添加钛、铌等合金元素，以防止晶间腐蚀。仅用于含钛或铌的铬镍奥氏体不锈钢的稳定处理。

固溶处理后，由于碳化铬沿晶界沉淀，钢的晶间腐蚀倾向增加。因此，固溶处理后应进行稳定处理，将碳化铬中的碳原子转移到碳化钛或碳化铌中，以提高钢的耐晶间腐蚀性。稳定处理工艺为：加热至850~900℃，保温2～6h，空冷或水冷。

5）消除σ相的热处理

σ相是一种硬而脆FeCr金属间化合物的存在降低了钢的韧性、耐腐蚀性和抗氧化性。σ较容易出现在高铬铁素体中。也可能出现在奥氏体一铁素体钢和奥氏体钢中。

σ奥氏体在高温下溶解，钢的温度为820℃。消除σ相的热处理是在其存在的上限温度下加热。Crl8Ni9Nb来说，在850℃加热后，σ会议消失了。不同的钢成分，σ具体加热温度应通过试验确定。

3. 奥氏体不锈钢铁素体热处理工艺是什么？

   常用的铁素体-奥氏体不锈钢Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr18Ni11Si4AlTi、00Cr18Ni5Mo3Si、00Cr25Ni5Mo2。

0Cr17Mn13Mo2N1050~1080热处理工艺℃℃加热，水冷，组织是奥氏体 20~30%δ铁素体。

1Cr18Mn10Ni5Mo3N1100~115热处理工艺℃加热，水冷。

0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti950~1050热处理工艺℃加热、水冷或空冷处理。

1Cr18Ni11Si4AlTi950~1050热处理工艺℃加热，水冷.

00Cr18Ni5Mo3Si、00Cr25Ni5Mo950~10000热处理工艺℃加热，水冷。

4. 18-8型奥氏体不锈钢产品易腐蚀的原因是什么？防止腐蚀的方法是什么？

   金属腐蚀类型包括：连续腐蚀、晶间腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀等。18-8奥氏体不锈钢产品的热处理是连续腐蚀、点腐蚀和晶间腐蚀。

1) 腐蚀原因：

不锈钢的腐蚀是由碳化物的存在或沉淀以及晶间贫铬引起的。根据晶界区贫铬的理论，奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是由及时沉淀引起的 Cr23C6.奥氏体贫困在晶界附近引起Cr，将固溶体中的铬含量降低到钝化所需的极限含量以下。

2) 预防措施：

（1） 采用固溶处理，使基体中的碳化物不沉淀或少沉淀；

(2) 固溶后，加热温度为400~800℃，处理时间从几十小时到1000小时以上。延长敏化处理时间的目的是通过扩散获得沉淀碳化物引起的铬补偿，恢复耐腐蚀性。

（3） 18-8型含Ti或含Nb增加奥氏体不锈钢固溶后的稳定性。稳定性工艺：850~9万℃，保温2～4h，空冷。

5. 如何消除18-8型奥氏体不锈钢σ相？

   有时会出现在18-8型铬镍奥氏体不诱钢中σ相。当 18-8 当型钢含有钛、铌、钼、硅等铁素体元素时，铁素体富铬促进σ从富铬铁素体中形成。σ相的形成必须有一定的温度和时间。

纯奥氏体组织18-8 钢σ在铸态18-8加钛钢中经常发现相σ这可能与铸件的成分偏析有关。σ这可能与铸件的成分分析有关σ相容易生核生长。σ相的产生导致钢的脆性，降低钢的脆性σ铁铬合金在高温下溶解的上限温度约为820℃，故对σ820可以通过相引起的脆性℃消除上述加热或固溶处理。

由于钢的成分不同，σ相的上限溶解温度也发生了变化，因此具体温度可以通过试验来确定。Crl8Ni11Nb钢，800℃时，σ相已开始溶解，850℃加热σ相可消失。

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