不锈钢热处理技术及最新动向复习过程

1、不锈钢热处理技术及最新动向 信息来源：世界金属导报 时间:2015-11-30 15:04:35 不锈钢是 Cr 含量大于 10.5% 、C 含量小于 1.2% 的具有高耐蚀性的合金钢。根据钢的常温组织，不锈钢分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、 奥氏体-铁素体不锈钢、析出硬化型不锈钢等 5 大类别。以下根据日本 JIS G 4303 的规定对 5 类不锈钢的热处理进行介绍。1 奥氏体不锈钢的热处理1.1 固溶热处理固溶热处理是消除钢中的马氏体和钢中的应变， 将碳化物固溶、 使钢的组 织成为单相奥氏体组织、提高钢的耐蚀性和加工性的热处理方法。表 1 是 JIS G 4303规定的奥氏

2、体不锈钢的热处理条件。热处理温度大致分为1010-1150 C、大于900 C、1030-1180 C三大类别。奥氏体中的碳化物主要是 Cr 碳化物，需要用固溶热处理的方法将其分解。温度越高，钢中的固溶C量越大，碳化物越容易分解。所以，钢的C含量越高， 越需要提高固溶热处理的温度。此外，Ti、Nb与C有很强的亲和力，可与C形 成稳定的碳化物。所以，含 Ti、 Nb 钢的固溶 C 量远小于钢的 C 含量。因此， 添加稳定化元素 Ti、 Nb 的 SUS31 6I 、 SUS321 、 SUS347 等牌号奥氏体不锈钢， 可以在900 C左右进行固溶热处理。另一方面，含有较多 Cr、Ni钢的固溶C

3、量 低，需要进行更高温度的固溶热处理。所 以 SUS310S、 SUS321L、 SUS836L 等牌号奥氏体不锈钢要进行高温固溶热处理。 所有牌号奥氏体不锈钢固溶热处理 后都要急冷。如果在550-800 C温度范围内冷却速度小，大量 Cr碳化物在晶界 析出，Cr碳化物周围形成了 Cr浓度很小的贫Cr层，贫Cr层将成为腐蚀起点， 使钢发生腐蚀，导致钢的耐蚀性显著下降。 因此，在奥氏体不锈钢固溶热处理时， 当 C 固溶后要进行急冷，不使 Cr 碳化物析出。1.2 稳定化热处理添加 Ti、Nb 的 SUS316I 、SUS321 、SUS347 等牌号奥氏体不锈钢，有 时需要进行稳定化热处理。稳定

4、化热处理是使与 C 的亲和力大于 Cr 的 Ti、Nb 和固溶C发生反应，生成析出物、降低固溶 C量，防止Cr碳化物晶界析出，从 而提高抗晶界腐蚀性的热处理方法。稳定化热处理温度在 Cr 碳化物难于析出、 TiC、NbC可以充分析出的温度范围，即850-930 C。由于固溶C量已经降低， 所以，稳定化热处理后的冷却无须急冷。2 奥氏体 -铁素体不锈钢的热处理奥氏体 -铁素体不锈钢中的奥氏体相和铁素体相的比例（相比例）影响着 钢的耐蚀性和力学性能。相比例因热处理温度的不同而不同。因此，奥氏体-铁素体不锈钢的固溶处理不仅要消除前工序生成的析出物和应变， 还要获得适宜的 相比例。表2是JIS G 4

5、303规定的奥氏体-铁素体不锈钢热处理条件。为了防止 固溶处理后冷却过程中c相析出，降低钢耐蚀性和力学性能，奥氏体-铁素体不锈 钢固溶处理后应进行急冷。3 铁素体不锈钢的热处理铁素体不锈钢退火的目的是消除前工序产生的应力和应变， 使钢具有良好 的耐蚀性和加工性。表 3 是 JIS G 4303 规定的铁素体不锈钢热处理条件。铁素体不锈钢的热处理温度有两类。一类是 SUS430 等钢的热处理温度上限小于850 C。另一类是SUS447J1、SUSXM27等钢的热处理温度为 900-1050 C。SUS430 等钢在高温下会生成奥氏体相，所以要在铁素体区进行热处理。由于在热处理温度区域，C的固溶度

6、很小，所以钢的组织是含有大量 Cr碳化物 的铁素体相。 因此铁素体不锈钢退火后可以进行缓冷。 在缓冷过程中， 即使有碳 化物析出，形成贫 Cr 层，由于铁素体中的 Cr 扩散很快， 也会发生回复现象（贫 Cr 层消失现象），所以钢的耐蚀性不会下降。SUS447J1 、SUSXM27 等钢是在高温下不形成奥氏体的钢，由于钢中的Cr 含量很大， 再结晶温度高， 所以退火温度也要提高。 但为了防止晶粒粗大化， 设定了温度上限。上述两类钢种的退火冷却都是急冷，以防止c相析出和475 C脆性导致的脆化和耐蚀性下降。退火处理温度高，钢中的 TiC、NbC 开始分解，引起晶粒粗大和固溶 C 量增加，导致 钢

7、的脆化和耐蚀性下降。 所以 SUS447J1 、SUSXM27 等钢的退火温度上限规定 为1050 C。由于TiC、NbC析出，钢中的固溶C量很少，所以退火后可以急冷。4 马氏体不锈钢的热处理 4.1 退火 马氏体不锈钢退火热处理的目的是消除前工序产生的应变和组织不均匀 性，软化钢质，使之适于冷加工和机械加工。表 4 是 JIS G 4303 规定的马氏体 不锈钢的热处理条件。从 SUS430 到 SUS420F2 共有两种退火条件。一种是完全退火、一种是低温退火。完全退火是将钢加热到奥氏体开始转变温度（ Ai）以上50-100 C的 高温区使钢奥氏体化， 通过扩散减轻凝固偏析， 使组织均匀化

8、的热处理方法。 低 温退火是将钢加热到 A1 点之下的铁素体 碳化物区域， 使钢发生再结晶， 回复加此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除 工性的热处理方法。低温退火适用于冷加工中的软化处理。完全退火对含 Ni 的 SUS431 没有作用。淬火后要进行两级相变点之下的退火。4.2 淬火马氏体不锈钢的淬火是将钢加热、 奥氏体化后， 使之发生马氏体转变， 获 得要求的高强度的热处理方法。在对马氏体不锈钢进行淬火时， 将钢加热到相变开始温度以上， 使钢奥氏 体化，使钢的成分均匀化。然后进行油冷，发生马氏体转变。马氏体不锈钢的淬 火保温时间要足够长。这是因为，钢在加热过程中大量的 Cr 碳化物发生分

9、解， 扩散缓慢的 Cr 进行移动，使钢的成分均匀化需要较长时间。马氏体不锈钢的淬 火温度越高，碳化物分解的越多，奥氏体中的固溶 C 量越多，淬火后钢的硬度 越大。但是淬火温度过高，奥氏体中的固溶 C 量过多，会引起马氏体开始转变 温度下降，其结果是残余奥氏体量增加、硬度下降。残余奥氏体是不稳定组织， 在室温下会逐渐转变为马氏体， 导致产生放置裂纹和韧性下降。 因此，为了减少 残余奥氏体量有时要进行冷处理。冷处理的一般温度是 -73 C。4.3 回火淬火状态的马氏体不锈钢硬度高， 但很脆，所以要进行回火处理， 牺牲一 些硬度，以获得使用要求的韧性。马氏体不锈钢的低温回火主要是100-250 C回

10、火，通过低温回火缓解钢中的内应力、 降低脆性。 马氏体不锈钢低温回火适用 于强调硬度的刀具等物品。马氏体不锈钢的高温回火主要是 600-750 C回火，适用于强调韧性的结 构部件。当马氏体不锈钢在 400-500 C的中间温度进行回火时，钢的韧性、耐 蚀性下降。所以，原则上不进行该温度范围内的回火。5析出硬化型不锈钢的热处理析出硬化型不锈钢是固溶处理后进行析出硬化处理， 使微细第二相在基体 上均匀弥散析出，获得要求硬度的不锈钢钢类。表 5是JIS G 4303规定的析出 硬化型不锈钢的热处理条件。SUS630钢经固溶处理形成低C的软质马氏体，通过析出硬化处理，钢 中析出富Cu相，提高钢的硬度。

11、处理温度最低的 H900析出硬化处理，可使钢 获得最大强度。处理温度升高，钢的强度下降、韧性变好。SUS631钢经固溶处理生成亚稳定的奥氏体，析出硬化处理对奥氏体的 Ms点进行调整，使钢马氏体 化，并在510 C或565 C的最终处理阶段析出Ni-AI金属间化合物，使钢硬化。表1園氏体不锈钢的热处讦牌号迓落热处理SUS2(Hmin112门七、急冷SUS2O2SUS5t)l1010-115OT：.惠冷SUS3(I2SUSS()3SeSUS3ll3CuSUS3O425汕乩SUS304N1US3(Mi NSUS和时3SUS505SUS3U9S10311-1 lBGC、急於SUS3I2LSUW16急冷

12、牌号固落热处理SUS316LHI巧旅：、急冷SUS316NSUS316LNSUS316T1920-11503C.急冷US3i6J1lOlft-llfitfC；急冷sussin.SUS3t7SUS317LSUS317LNSUS317J1tO3O-ilWJtes 急冷SUSK.ltlSUS8(X)L 1SUS32192n-115(WC 4冷SUS.W和一门弭它、急冷JSUSXM7MET巧门玄.急冷5USXM15JI表2奥氏体-铁素体不锈钢热处理牌号圏滚盘处理SUS329J1勺弭T100T、急冷SUS324J4L表3铁素体不锈钢的热处理粹号退丸SUS405阳一肋I七.空净A.堰净SUS41OL7卫）

13、一XHHC、空冷或缱冷SUS43O780-850X：.空冷蝕緩冷SUS43IIF6HO-82DX：.空冷甄缓冷SUS4.U7加-狗吃、空冷或缓冷SUS+47J1锁尙11】5（理:、急冷USXM27表4马氏体不锈钢的热处理牌号热址理淬火回船SUS403和卜-刘吃、缱冷我的7从忙.急冷9511-1111)0,7W-750P.惠堆SUS410SUS+HJ183OTK/C、馥冷一或妁急冷95O-KI2OT：,油冷65U-75OT： 急冷SUS4HIF2緩冷戎约了黑代仁急冷油冷700750 急冷SUS416SUS42OJ3油冷你)0了同弋、急冷5US42fy?SUS42OFSUS42DF2630-700*t, 冷SUS431一次约了急冷 一次约砧急冷1,巧代、油冷2斛屮爪110077D9C、油冷11)01 IlC. A冷SUS4+UBSUS44DCsiiS44nk表5析出硬化型不锈钢的热处理牌号热处理喪别符晋热处理条伴SUS63O圃滚竝理S1020亠辺綁弋意冷折出硬化处;1H90047(|-+91 空冷H1离当如一5皿