奥氏体不锈钢的固溶处理与稳定化处理

原创 胡伟明  2020-06-10 20:56:00  阅读 97 次 评论 0 条
摘要:

晶间腐蚀奥氏体不锈钢在450~850℃温度(通常称为敏化温度)长期停留时,会在晶界处析出铬的碳化物(Cr、Fe)23C6,使晶界附近奥氏体的含铬量降低到钝化所需的极限含量以下。这样的奥氏体不锈钢材料在可能引起晶间腐蚀的电解质中使用时,就会在晶界附近引起腐蚀,这就是奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。受到这种腐蚀的零件,就会因晶粒间的结合力被破坏而失去承载能力。晶间腐蚀是奥氏体不锈钢的一种最为常见和危险的破坏形式。固溶处理固溶处理是防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀的重要手段。固溶处理就是将奥氏体不锈钢材料或零件加热到

晶间腐蚀

奥氏体不锈钢在450~850℃温度(通常称为敏化温度)长期停留时,会在晶界处析出铬的碳化物(Cr、Fe)23C6,使晶界附近奥氏体的含铬量降低到钝化所需的极限含量以下。这样的奥氏体不锈钢材料在可能引起晶间腐蚀的电解质中使用时,就会在晶界附近引起腐蚀,这就是奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。受到这种腐蚀的零件,就会因晶粒间的结合力被破坏而失去承载能力。晶间腐蚀是奥氏体不锈钢的一种最为常见和危险的破坏形式。

固溶处理

固溶处理是防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀的重要手段。固溶处理就是将奥氏体不锈钢材料或零件加热到1010~1120℃左右(具体温度随钢种而异),经适当保温,使碳化物都溶入奥氏体,然后快速冷却(通常是水冷)至室温,获得单相奥氏体组织。由于固溶处理可消除晶界的贫铬问题,因此能有效防止奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。

在压力容器制造中,固溶处理主要用于奥氏体不锈钢的热加工受压元件(如热成形封头)。通过固溶处理,使热加工过程中沿晶界析出的铬的碳化物重新固溶于奥氏体中。

冷成形的奥氏体不锈钢受压元件,如果成形时变形量过大或因应力腐蚀问题需要进行热处理时,应优先采用固溶处理,以消除残余应力,恢复材料的塑性与韧性,提高材料的耐腐蚀性。

需要指出的是,经过固溶处理的奥氏体不锈钢材料或零件,如果在随后的加工过程中再次在450~850℃的温度范围长期停留,则奥氏体晶界处会重新析出铬的碳化物。由于在压力容器的制造过程中,材料不可避免需经受450~850℃温度的加热(如焊接),又难以对整台完工的压力容器进行固溶处理,因此,对于有较高抗晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢容器,应采用超低碳或含有Ti、Nb等稳定化元素的奥氏体不锈钢材料。对于含有稳定化元素的奥氏体不锈钢的热成形或冷成形受压元件,如需进行热处理且有晶间腐蚀试验要求时,一般应采用稳定化处理或固溶处理加稳定化处理。

稳定化处理

稳定化处理适用于含有稳定化元素(通常为Ti或Nb)的奥氏体不锈钢。稳定化处理是将此类不锈钢材料或零件加热到某一温度范围(通常为850~900℃),经充分保温后,使钢中的C与Ti或Nb结合生成TiC或NbC,从而防止碳化铬的析出和晶界的贫铬问题。必须指出,含有稳定化元素的奥氏体不锈钢只有经过稳定化处理,才能发挥稳定化元素的作用,防止材料在敏化温度范围加热时析出铬的碳化物,从而防止晶间腐蚀。

热处理试件

对于有晶间腐蚀试验要求的奥氏体不锈钢材料或零件,应在固溶处理或稳定化处理后,从材料或工件上割取试样进行图样要求的晶间腐蚀试验。如果无法从工件上割取试样,则应制备热处理试件,试件应与工件一起进行热处理,通过试件的晶间腐蚀试验来验证热处理后工件的抗晶间腐蚀性能。


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