Аустенитную нержавеющую сталь невозможно закалить термической обработкой. Целью термообработки этих сплавов является устранение эффекта наклепа, повторное растворение вредных вторичных фаз и снижение остаточных напряжений до приемлемого уровня. Термическая обработка также может привести к образованию рекристаллизованных структур с меньшим размером зерен в холоднообработанной нержавеющей стали.
Отжиг на раствор может смягчить материалы после холодной обработки и растворить вторичные фазы, которые могут осаждаться во время процессов горячей обработки или сварки. Термин «полный отжиг» обычно относится к материалу, находящемуся в оптимальном металлургическом состоянии, с полным растворением вторичной фазы и полной гомогенизацией металлографической структуры. Полностью отожженная нержавеющая сталь обладает лучшей коррозионной стойкостью и пластичностью. В связи с тем, что отжиг в твердом растворе проводится при высоких температурах, отжиг в воздушной среде может привести к образованию на поверхности оксидных отложений, которые необходимо удалять путем удаления окалины или травления для восстановления коррозионной стойкости поверхности.
подготовить
Перед отжигом необходимо удалить с поверхности жир, масло, смазочно-охлаждающую жидкость, формовочную смазку, пометки цветными ручками и другие загрязняющие вещества. Отжиг может привести к «вжиганию» загрязняющих веществ в поверхность, и ее необходимо измельчить, иначе их будет трудно удалить. Проникновение углеродосодержащих загрязняющих веществ в поверхность может вызвать карбонизацию или сенсибилизацию, что может легко привести к межкристаллитной коррозии во время использования. Поэтому очистка поверхности перед термообработкой имеет решающее значение для обеспечения качества продукции. Методы очистки включают замачивание или распыление химических реагентов. Чистящие средства, используемые для обезжиривания нержавеющей стали, включают горячие щелочные растворы и химические растворители.
Следует избегать загрязнения поверхности металлами с низкой температурой плавления, такими как свинец, медь и цинк. Во время отжига они могут вызвать инфильтрацию границ зерен, что приводит к так называемому охрупчиванию жидкого металла и межзеренному растрескиванию. Поэтому перед высокотемпературной обработкой, такой как отжиг и сварка, необходимо очистить поверхность от остаточных загрязнений.
температура
Минимальная температура отжига относится к самой низкой температуре, при которой микроструктура гомогенизируется и растворяет карбиды и интерметаллические выделения. Для обеспечения полного растворения выделений и восстановления коррозионной стойкости температура отжига должна быть выше этой температуры. Верхний предел температуры отжига основан на отсутствии коробления, чрезмерном росте зерен и максимально возможной минимизации количества трудно очищаемых оксидных отложений. В следующей таблице приведены минимальные температуры отжига для некоторых аустенитных нержавеющих сталей. Высококачественная аустенитная нержавеющая сталь требует гомогенизации ее микроструктуры при высоких температурах, поэтому температура отжига в растворе выше, чем у стандартной аустенитной нержавеющей стали.
время отжига
Поддержание температуры отжига в растворе в течение 2-3 минут достаточно для растворения небольшого количества карбидов и других вторичных фаз, а также может смягчить материал, полученный холодной штамповкой. Во время отжига на раствор, чтобы гарантировать, что заготовка достигнет температуры отжига на раствор снаружи внутрь, время изоляции обычно составляет 2-3 минут на миллиметр толщины. Если количество выделений велико, особенно при χ и σ в фазе, необходимо увеличить время изоляции.
Если время отжига в растворе слишком велико или температура слишком высока, образуется большое количество оксидной пленки, что затрудняет и делает очистку дорогостоящей. Длительный отжиг также увеличивает вероятность несанкционированной размерной деформации в процессе термообработки. Высокомолибденовая и высокопроизводительная аустенитная нержавеющая сталь быстро образуют оксидные окалины в печи с естественной вентиляцией. Триоксид молибдена обычно испаряется и покидает поверхность в виде газа. Если испарение ингибируется, жидкий триоксид молибдена будет накапливаться на поверхности, ускоряя процесс окисления. Это то, что называется «интенсивным окислением». Меры по минимизации окисления высокомолибденовой стали включают:
• Избегайте условий, препятствующих испарению (слишком плотное заполнение и слишком плотное закрытие печи);
• Материалы с сильной оксидной окалиной не подлежат повторному отжигу;
• Избегайте длительного воздействия сред, температура которых превышает минимальную температуру отжига;
• Используйте самую низкую возможную температуру отжига;
• Используйте защитную атмосферу.
атмосфера
Воздух и окислительные дымовые газы образуют наиболее экономичную и эффективную атмосферу для отжига нержавеющей стали. Однако для восстановления коррозионной стойкости необходимо удалить оксидную пленку, образующуюся при отжиге на воздухе. Защитные атмосферы, такие как аргон, гелий, водород, крекированный аммиак, смесь водорода и азота и вакуум, могут уменьшить образование оксидных отложений, но стоимость их относительно высока. Яркий отжиг обычно проводят в водороде или крекированном газообразном аммиаке с точкой росы -40 градусов C или ниже. В нормальных условиях эксплуатации отжиг в защитной атмосфере не приводит к образованию видимой оксидной пленки, поэтому нет необходимости очищать его после отжига.
охлаждение
Чтобы предотвратить выделение карбида хрома или других интерметаллических фаз, аустенитная нержавеющая сталь может потребовать быстрого охлаждения после отжига. Необходимость быстрого охлаждения и выбор способа охлаждения зависят от размера и марки сечения.
В подавляющем большинстве случаев марки 304L и 316L с тонкими сечениями не выделяют вредных фаз после воздушного охлаждения. По мере увеличения размера поперечного сечения, содержания углерода и сплавов также возрастает необходимость в быстром охлаждении. Высококачественная аустенитная нержавеющая сталь требует быстрого охлаждения независимо от толщины. Распространенные методы охлаждения включают принудительное воздушное охлаждение, охлаждение водяным распылением или охлаждение водой. После вакуумного отжига закалка в инертном газе не приводит к образованию оксидной пленки.
Если отожженный материал все еще нуждается в горячей обработке, например сварке, после отжига лучше всего выполнить максимальное охлаждение, например закалку в воде. Это может сделать материал более устойчивым к неблагоприятным воздействиям последующих термических циклов. При выборе методов охлаждения следует учитывать возможные деформации и новые остаточные напряжения.
Очистка после отжига
Из-за высокого содержания хрома в термообработанной оксидной пленке содержание хрома в металле, прилегающем к оксидной пленке, снижается, что приводит к снижению коррозионной стойкости. Для полного восстановления коррозионной стойкости необходимо удалить оксидную пленку и слой плохого хрома с металла.
Наиболее часто используемый метод очистки — это дробеструйная обработка для удаления оксидной окалины с последующей промывкой кислотой для удаления плохого металлического хрома. Наиболее распространенным методом травления нержавеющей стали является травление погружением, которое также может осуществляться распылением, гелем и мазью.
Кислота, используемая для травления, очень вредна, и ее необходимо использовать с соблюдением правил техники безопасности (проветривание, ношение очков и перчаток, защитная одежда и т. д.). Заготовку после травления необходимо нейтрализовать и тщательно промыть большим количеством чистой малохлористой воды. Собирайте и утилизируйте жидкие отходы отдельно в соответствии с местными правилами обращения с опасными отходами.