五金件通用材料不銹鋼的固溶和時(shí)效—綜述篇

1.1奧氏體不銹鋼

奧氏體不銹鋼1913年在德國(guó)問世。奧氏體不銹鋼，是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。分類：Fe-Cr-Ni(主體)；Fe-Cr-Mn。鋼中含Cr約18%、Ni8%~10%、C約0.1%時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織[1]。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎(chǔ)上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過相變使之強(qiáng)化，僅能通過冷加工進(jìn)行強(qiáng)化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，則具有良好的易切削性。

1.2國(guó)內(nèi)外奧氏體不銹鋼牌號(hào)對(duì)比

表1-2

1.3316L奧氏體不銹鋼

鋼中含Cr約18%、Ni8%~10%、C約0.1%時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎(chǔ)上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過相變使之強(qiáng)化，僅能通過冷加工進(jìn)行強(qiáng)化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，則具有良好的易切削性。此類鋼除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外，如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼濃硝酸肯有良好的耐蝕性[2]。

1.4316L奧氏體不銹鋼的發(fā)展及應(yīng)用

316L不銹鋼(00Cr17Ni14Mo2)屬于美國(guó)20世紀(jì)70年代AISI300奧氏體不銹鋼系列產(chǎn)品。它是經(jīng)典的18-8（Cr-Ni）不銹鋼成分改型合金，是為改善耐腐蝕性能而發(fā)展的一種Cr-Ni-Mo型超低碳不銹鋼[3]。具有良好的腐蝕性、耐熱性、低溫強(qiáng)度和機(jī)械性能;沖壓、彎曲等熱加工性好，無熱處理硬化現(xiàn)象，無磁性、用于家庭用品(餐具、櫥柜、鍋爐、熱水器)，汽車配件，醫(yī)療器具，建材，化學(xué)，食品工業(yè)，船舶部件。根據(jù)不同的要求，其常的熱處理工藝主要有:固溶處理、穩(wěn)定化處理和去應(yīng)力處理等，由于其應(yīng)用的廣泛性其熱處理工藝的研究對(duì)生產(chǎn)有很好的指導(dǎo)意義[4]。

1.5奧氏體不銹鋼的熱處理

    1.5.1奧氏體不銹鋼的固溶處理

固溶處理的目的是提高不銹鋼耐腐蝕和抗晶間腐蝕的能力。由于奧氏體不銹鋼在熱處理過程中不發(fā)生相變,固溶處理就是把奧氏體不銹鋼加熱到1050℃-1100℃,使含合金元素的碳化物溶解到奧氏體固溶體中去,成為單相的過飽和固溶體,快冷后將高溫下得到的單相奧氏體組織保持到室溫。傳統(tǒng)的工藝是將終鍛溫度為900℃-950℃的鍛件空冷到室溫,然后再重新加熱到1000℃-1050℃進(jìn)行固量能源。為了改變這種不合理工藝,合理利用鍛造余熱進(jìn)行固溶處理,提高了勞動(dòng)效率,同時(shí),減少能源損耗。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),最終確定利用鍛造余熱固溶處理:鍛后即刻回爐升溫至1050℃,根據(jù)鍛件的有效截面保溫40min,迅速水冷至常溫。鍛件應(yīng)完全浸沒水中,用水循環(huán),且水溫不可超過60℃。水冷過程中,應(yīng)時(shí)刻注意水溫,跟班檢驗(yàn)使用低溫測(cè)溫儀及時(shí)測(cè)量水溫。

    1.5.2奧氏體不銹鋼的時(shí)效處理

指金屬或合金工件（如低碳鋼等）經(jīng)固溶處理，從高溫淬火或經(jīng)過一定程度的冷加工變形后，在較高的溫度放置或室溫保持其性能，形狀，尺寸隨時(shí)間而變化的熱處理工藝。一般地講，經(jīng)過時(shí)效，硬度和強(qiáng)度有所增加，塑性韌性和內(nèi)應(yīng)力則有所降低。含碳較高的鋼，淬火后立即獲得很高的硬度，但其塑性變得很低。而鋁合金淬火后，強(qiáng)度或硬度并不立即達(dá)到峰值，其塑性非但未下降，反而有所上升。經(jīng)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間（例如4~6晝夜）的室溫放置后，這種淬火合金的強(qiáng)度與硬度顯著提高，而塑性則有所下降。這種淬火合金的強(qiáng)度和硬度隨時(shí)間而發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象，叫做時(shí)效。室溫下進(jìn)行的時(shí)效叫自然時(shí)效，在一定溫度下進(jìn)行的時(shí)效叫人工時(shí)效。時(shí)效處理是把材料有意識(shí)地在室溫或較高溫度存放較長(zhǎng)時(shí)間，使之產(chǎn)生時(shí)效作用的工藝。本實(shí)驗(yàn)所用到的是人工時(shí)效處理。