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？

有马氏体型不锈钢Cr13型(低碳和中碳)，Cr17Ni型(低碳)，Cr18热处理工艺包括退火、淬火 回火、去应力等。

（1）Cr13型不锈钢：Cr≥12%合金具有不锈钢的性能，可以淬火和加固。奥氏体化组织中有铁素体组织，淬火后保留，Cr如果含量过高，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，挤压变形需要完全退火处理。

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

对于1Cr13的淬火硬度与含碳量的关系比较大，含碳量≥0.13%、铬含量≥12.75硬度>46%，碳对碳含量影响大，铬影响小。5HRC。2Cr13的淬火硬度50HRC左右。3Crl3和4Crl3钢淬火后的硬度为51~56HRC

2) 淬火后的回火：

1Cr13淬火常用温度为1000~1050℃，2Cr13一般采用980～1000℃，1Cr13和2Cr13回火温度一般在600~700℃。

对于1Cr13尽量不要选择40~43HRC（401HB）的硬度范围，在这个硬度范围时，淬火之后的回火温度和时间难以控制，如果必须选在在这个硬度范围时，其热处理淬火温度应该相应降低，但是实际生产中的控制难度还是比较大，

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℃在组织中沉淀出具有高弥散性的碳化物，不仅耐腐蚀性低，而且冲击韧性低。

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

对于Cr13型钢淬火后需要8h内部回火，防止开裂。

（2）Cr17Ni型不锈钢：这种钢种是1Cr17在铁素体不锈钢的基础上添加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%指数要求，但由于碳含量波动较小，铁素体含量超标。一般需要碳含量≥0.15%，Cr在16%～17.5%，Ni在2%～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，有时需要两次回火，以消除参与奥氏体组织。回火温度为350~550℃冲击韧性较低，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）去应力退火

为消除冷加工应力，可加热至300~350℃，保温1～2h，空冷。850~通常用于消除焊接应力950℃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，处理后的室温组织过饱和γ一Fe固溶体而不是过饱和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1050~1100℃。含碳量高时取上限温度，含碳量低时 取下限温度。在空气炉中的热处理加热保温系数见表8-1。处理后应快速冷却，一般采用水冷，薄壁件可采用空气冷却。

这种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。为了保证加热质量，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。该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固溶于奥氏体。

4）稳定化处理

金属腐蚀的形式有很多种。沿金属表面的晶界进行一种腐蚀，称为晶间腐蚀。钛、铌等合金元素被添加到奥氏体不锈钢中，以防止晶间腐蚀。稳定处理仅用于含钛或铌的铬镍奥氏体不锈钢。

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。稳定处理过程为：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它可以在高温下溶解在奥氏体中，在钢中存在的温度是820℃。消除σ相的热处理是在高于其存在的上限温度下加热。1Crl8Ni9Nb来说，在850℃加热后，σ相会消失。不同的钢成分，σ具体的加热温度应通过试验来确定。

3. 铁素体-奥氏体不锈钢热处理工艺是什么？

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

0Cr17Mn13Mo2N热处理工艺为1050~1080℃℃加热，水冷，组织是奥氏体 20~30%δ铁素体。

1Cr18Mn10Ni5Mo3N热处理工艺1100~1150℃加热，水冷。

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

1Cr18Ni11Si4AlTi950~热处理工艺1050℃加热，水冷.

00Cr18Ni5Mo3Si、00Cr25Ni5Mo2950~热处理工艺1000℃加热，水冷。

4. 18-8奥氏体不锈钢产品容易腐蚀的原因是什么？防止腐蚀的方法是什么？

金属的腐蚀类型有：连续腐蚀、晶间腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀等。18-8奥氏体不锈钢产品在热处理过程中需要防止的缺陷是连续腐蚀、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于在及时性过程中沿晶界沉淀 Cr23C6，在晶界附近引起奥氏体贫困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使沉淀碳化物引起的贫铬区域通过扩散获得铬补偿，恢复耐腐蚀性。

（3） 18-8型含Ti或含Nb固溶后增加奥氏体不锈钢的稳定性。稳定性工艺:850~900℃，保温2～4h，空冷。

5. 怎样消除18-8奥氏体不锈钢型σ相？

在18-8铬镍奥氏体不诱钢有时会出现σ相。当 18-8 型钢含有钛、铌、钼、硅等形成铁素体元素时，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 钢没有发现σ相，而铸态18-8常见的钛钢σ这可能与铸件的成分偏析有关。σ相，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，同时降低钢的脆性σ铁素体可以在高温下溶解，铁铬合金的上限温度约为820℃，故对σ相引起的脆性可以通过820℃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。1Crl8Ni11Nb钢，800℃时，σ相已开始溶解，850℃加热σ相即可消失。

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