第三节不锈钢机组连续热处理炉
一、不锈钢带的热处理工艺
在大气中能抵抗腐蚀的钢称为不锈钢。不锈钢按其金相组织结构可以分成三大类，即奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢及马氏体不锈钢。
1.奥氏体不锈钢的热处理工艺
奥氏体不锈钢是一种铬镍合金钢，其主要合金元素的含量，镍大于6%，铬16~26%，为了使钢获得特殊性能某些加有钼、钛、铌等其它元素。
这类钢的热处理工艺是退火处理，其目的一方面使加工以后的金属组织再结晶，以使其充分软化，便于再加工，另一方面是将碳化物固熔在奥氏体组织中，以增强抗腐蚀性。奥氏体不锈钢的退火温度范围一般为1000~11500C，然后在此温度急速冷却，依靠快冷，能把碳呈固熔状态的奥氏体保持到常温（若冷却速度慢，则析出碳化物）。冷却方式视带钢材质及厚度而异，可以水冷、喷雾冷却、保护气体喷吹冷却及空冷等。
2.铁素体不锈钢的热处理工艺
铁素体不锈钢是以铬元素为主（含铬占11~28%）的合金钢，大都是低碳的，镍含量很少。
这类钢的热处理也只是进行退火，其目的是消除应力，软化，增加延展性。这类钢的退火温度范围为650~8500C，在空气、水或保护气体中冷却。对于高铬钢要注意在400~5000C范围内徐冷时会产生脆化，因此应该尽量避免在这一范围中停留。
3.马氏体不锈钢的热处理工艺
此类不锈钢亦以铬为主要合金元素（含铬10~18%），碳在0.08~1.2%范围内，大多数不含镍，个别含少量镍（2. 5%）。
马氏体不锈钢的热处理一般有下列几种工艺：
退火——热轧以后由于冷却较快而发生硬化，为了软化处理，增加延展性，需要进行退火。退火温度为850~9200C，炉冷到6000C，然后空冷的称为完全退火，一般在罩式炉中进行。退火温度为620~7800C，然后空冷的称为过程退火，一般在连续式炉内进行。
淬火——马氏体不锈钢经过高温急冷可以得到很高的硬度，其淬火温度为
925~10650C，油淬或空冷。为了消除淬火以后的内部应力，一般还需要进行消除应力退火和回火。但是这种处理一般都是用于棒材和机械零件，带钢和钢板很少进行这样的处理。
4.按一定比例控制奥氏体和铁素体的比例的双相不锈钢是为改善耐蚀性和获得较高的强度而发展的。双相不锈钢的镍含量为5%左右，同时含有较高的铬（25%左右）。
双相不锈钢具有较高的机械性能，良好的韧性和焊接性。但冷热加工性能较差。双相不锈钢由于含铬较高，如在600~8000C温度范围内长时间保温，易出现σ相，使钢的韧性和耐蚀性下降。
二、不锈钢带连续处理炉
直到五十年代中期，各国生产的不锈钢带绝大部分都是在退火酸洗作业线上进行热处理的。在不锈钢带连续处理炉中，钢带在直通式火焰炉中加热，然后通过机械方法或化学方法去除氧化铁皮。用于这种作业线上的退火炉主要有两种类型，即辊底式牵引炉及悬索式炉。前者与硅钢脱碳炉相类似，这种炉子的主要缺点是由于炉内托带的辊子在高温下与钢带接触而划伤钢带表面，特别是炉辊结瘤时，这种现象就更加严重。对此虽然采取了一些措施，例如采用石棉辊、石墨辊、陶瓷辊及严格控制机组同步等等，但均不理想。因此目前很少采用这种炉型处理不锈钢。下面仅就悬索式炉做简单阐述。
（一）悬索式炉的结构（见图6-18）
炉子分成加热室和冷却室两部分。钢带在加热室加热到规定温度并将这一温度保持一段时间，然后进入冷却室，用喷水、蒸汽、水雾、空气等冷却方式使钢带冷却，冷却介质根据钢材材质和厚度选择。
炉子加热可以采用气体燃料或液体燃料，烧嘴布置在两侧墙上。烧嘴的形式和布置力求能使炉宽方向温度均匀。炉长方向可分段控制温度。为了快速加热，在进料段供热能力应较强，一般在钢带上下都布置有烧嘴，以后各段供热能力依次递减。
一般在加热段前设置预热段，利用加热段的高温烟气，预热带钢。一方面是节约燃料，另一方面因为不锈钢低温时，导热系数小，快速加热容易断裂，特别是内应力大的冷轧不锈钢带。
加热不锈钢要求精确控制燃烧产物中的氧含量，根据品种和处理工艺不同，氧含量一般为2~6%。这样可以保证带钢生成高价、相对疏松的氧化物，有利于氧化物的清除和酸洗。因而，燃料的成分和发热值要稳定，这是确保准确控制含氧量的前提。
由于混合煤气的成分和热值极易波动，不锈钢带连续处理炉应尽量避免采用，最好使用天然气等热值稳定的燃料。
图6-18 不锈钢连续退火炉酸洗机组退火炉
图6-19 圆盘辊（Carousel roll）
悬索式炉的主要特点是炉辊之间距离大，钢带在炉内呈悬索状态通过。炉内的辊子一般设在炉子控制段的分割处，例如预热段与加热段之间，加热段与均热段之间等。在同一处设两个炉辊交替使用。有两种辊子方式，一是并列设置两个
辊子，靠手动卷扬升降交替使用辊子，还有一种方式是用圆盘辊（Carousel rool）(图6-19)。在一个大圆盘辊上带有两个炉底辊，上方的炉辊在运行中使用，下方的一个炉辊可实现在线不停炉更换。圆盘辊的上部有一部分在炉内承受高温，圆盘辊与炉底和炉墙交接处采用机械密封或机械密封加喷气密封。辊面材料有石棉和青铜喷涂两种。石棉辊较软，不划伤钢带，钢带表面质量好，但是辊寿命太短，一般为一个月左右。青铜辊寿命长，可使用一年以上，辊面结瘤和辊面线速度与钢带不同步时，都会伤害钢带表面，影响钢带表面质量。
炉子发生断带时，钢带需要从炉子两端拉出，重新穿带。在炉子两侧内墙上的砖槽内放置的是专门用于穿带的一根厚2毫米，宽50毫米的耐热窄带钢。断带时，将窄带从砖槽内拉入炉内，然后将已经拉至炉外的断带同导带相连，再拉过炉子。
炉子顶部还设有辊子，以便在钢带不需要通过炉子而仅要求酸洗时从顶部通过。还有另一种操作方法，仅需要酸洗时，钢带通过炉子，但炉子不供热，或仅保持炉温在7000C以下。改变品种，钢带需要退火时，炉子升温时间短，又不需要重新穿带，从而提高了作业率。
（二）炉内钢带悬垂度的计算和控制
钢带在炉内的悬垂度与钢带在炉内的张力及两支点（即两支撑辊）间的距离有关。
钢带在炉内张力的确定与钢带的材质及工作温度有关。下式为两支点间钢带的最大张力与钢带的极限抗拉强度的关系
P max=σb F/A公斤力（6-3）式中P max——钢带的最大张力，公斤力；
σb——钢带的极限抗拉强度，公斤力/毫米2；
F——钢带的断面积，毫米2；
A——安全系数。
图6-20~22为低碳钢、硅钢及不锈钢抗拉强度与工作温度的关系。
安全系数要考虑启动时和变速时的不正常应力，一般选用A=10~15。对于不锈钢钢带推荐采用张力为35公斤力/厘米2，即0.35公斤力/毫米2。
钢带的最大张力与悬垂度的关系为：
P max=
其中0.16S2与l2比相对甚小时可略去不计，上式变为：
S=wl2/8P max(6-4)
式中S——钢带悬垂度，米；
l——两支点间的距离，米；
w——每米钢带的重量，公斤/米。
根据上式可以求出钢带的悬垂度，同时也可以预先确定悬垂度再计算钢带张力是否在允许范围内。
两支点间钢带实际长度与垂度的关系为：
L=l+8S2/3l (6-5)
式中L——钢带实际长度（近似值），米。
由于连续热处理炉通过钢带的比张力（单位钢带截面的张力）来控制垂度，为此，将上述公式变换成：
S=0.1ρl2/8P(6-6)
S——钢带的悬垂度，米；
ρ——钢带的重度，吨/米3；
l——两支点间的距离，米；
P——钢带比张力，公斤/厘米2。
例：一悬索式炉长18米，炉外两石棉辊间距20米，钢带尺寸为4×1000毫米，低碳钢带处理温度为7200C，奥氏体不锈钢带处理温度为11500C，求钢带在炉内的悬垂度。
解：
1.低碳钢带
从图6-20曲线中可查得7200C时碳钢的极限抗拉强度σb7公斤力/毫米2，取安全系数A=15，代入公式（6-3）中
P max=σb F/A=7×4×1000/15=1870公斤力
代入公式（6-4）中求悬垂度
S=Wl2/8P max=7850×0.004×1.0×202/8×1870=0.84米
2.奥氏体不锈钢带
取张力为0.35公斤力/毫米2，则P max=0.35×4×1000=1400公斤力
代入公式（6-4）中求悬垂度
S=Wρl2/8P max=7900×0.004×1.0×202/8×1400=1.13米
从计算看出，炉长18米时，处理不锈钢带的悬垂度为1.13米是可行的，目前国内外都有18米长辊距的实践经验。
分析垂度公式可知，当跨度确定后，钢带垂度仅是钢带重度和单位张力的函数，钢带垂度与重度成正比，与张力成反比。
图6-20低碳钢抗拉强度与温度的关系图6-21含3%Si未处理冷轧硅钢的抗拉强度与温度的关系图6-22不锈钢的抗拉强度极限与温度的关系1-1Cr18Ni9;2-Cr18Ni9Ti
当两支撑辊之间的钢带均质时，垂度和张力有一个简单的对应关系，传送钢带的电气设计，可以通过控制张力自动控制垂度，使垂度稳定不变。当两支撑棍之间的钢带非均质时，有两种不同材质或者不同规格的钢带悬垂，即钢带焊缝在两支撑辊之间时，垂度与张力就不是简单的对应关系，随着焊缝的移动，两辊之间钢带重量不断变化，垂度也随着不断演变。这时如何控制垂度，就产生了垂度控制技术。
垂度控制技术有两大类：
a.应用垂度仪。在悬垂钢带的上方安装垂度仪，设定垂度值，通过控制张力维持垂度。当垂度变大时，提高张力；垂度变小时，降低张力，从而维持设定的垂度值。
b.在操作制度上加以限制，允许垂度在一定范围内波动。例如，某机组规定钢带焊接时，其截面比不允许大于20%，还规定两钢带中以小截面积的钢带张力进行控制。这样就确定了垂度的最大变化范围。
（三）冷却室设计
加热到规定温度的钢带在冷却室以一定速度冷却到800C左右。冷却室壳体一般是钢板焊接结构。在钢带上下方各布置若干冷却装置，将冷却介质喷向钢带表面，使钢带冷却。
通常采用的冷却介质有水、水雾（用压缩空气雾化水）、蒸汽、空气等，按照钢带材质和厚度选用。钢带的冷却速度主要由其热处理工艺要求来确定。为了满足同一材质钢带的冷却速度，厚度不同需要采用不同的冷却介质。例如对于奥氏体不锈钢（1Cr18Ni9Ti）当厚度小于2毫米时，在空气中自然冷却就能满足要求，而当厚度较大时，则需要喷水冷却。对于2Cr18Ni9即使是厚度小于2毫米也需要喷水冷却，才能满足要求。不同介质的冷却速度由高到低大体上顺序如下：空冷（自然冷却）、喷蒸汽冷却、喷空气冷却、喷雾冷却和喷水冷却。当然，冷却速度还与喷嘴形式及布置、喷吹速度、喷吹介质温度及耗量有关。
在冷却过程中，沿板宽方向保持冷却的均匀性比冷却速度更重要和更难实现。它直接关系到组织均匀性和钢带板型。控制板宽方向冷却均匀性的通常方法是将喷嘴沿板宽方向布置成3个或5个冷却区，分别控制各部分的介质流量。
不锈钢热处理炉冷却室在结构上还有3个特点：
1．在钢带的上下方向各设若干非传动的保护辊，防止断带和钢带跳动时破坏喷嘴和划伤钢带。
2．冷却室下部有收集氧化铁皮的装置，方便地清除在冷却室脱落的氧化铁皮
3．冷却室上部有排气管道，收集冷却室含有水汽等杂质的气体，通过烟管、排烟风机和烟囱排出厂外。有的还在烟道中安装过滤器，收
集氧化铁粉。
三、不锈钢带光亮热处理炉
不锈钢带的光亮热处理与退火酸洗相比有下列一些优点：
1.提高了钢带的表面质量和物理性能。不锈钢在氧化性火焰中加热，铬的
氧化速度比铁快，因此钢带表面的铬损失比铁多，结果表层的含铬量低
于基体的含铬量，甚至酸洗以后，这个贫铬层仍不能消除，这样就会降
低不锈钢的抗蚀性。同时光亮退火后的钢带表面光洁度也远较酸洗后的
表面为高。
2.提高金属收得率。不锈钢在氧化性火焰中加热，再经过酸洗，金属损耗
率大。对于薄钢带其损耗甚至高达10%以上，光亮处理则没有这种损耗。
3.降低生产成本。采用光亮处理不仅取消了酸洗设备，而且也不需要磨光
抛光工序，因而降低了成本。
4.能精确控制尺寸。因为没有氧化损失，故可由轧制来控制最终尺寸，这
对供给制造精密仪表零件的材料有重要意义。
不锈钢带光亮热处理炉主要有以下两种：
（一）有马弗立式炉
最早的光亮热处理炉是带金属马弗的卧式炉，钢带在马弗内通过，马弗外采用火焰加热或电加热，马弗内通氢或氨。卧式马弗炉存在种种缺点，为此，发展了马弗立式炉。
马弗立式炉有下列一些优点：
1.可以用价格比电便宜的煤气加热，从而降低加热成本。
2.操作中容易使保护气体露点保持在低限，提高产品表面质量。
3.在定期修理中，炉内保护气体放出，开炉后，要恢复炉内露点和升温，对砖
砌炉来说，因为炉内耐火材料本身吸湿，所以需要2~3天时间。而马弗炉不吸湿，因而在短时间内就能达到所定的露点，可提高实际作业率。
4.砌砖炉由于运转中的震动和炉体的热膨胀，使耐火材料的微小颗粒落下，带
到炉子入口密封处往往使钢带表面造成压痕和划伤。而马弗炉可避免这种事故发生，保持稳定的表面质量。
5.砌砖炉中耐火材料的微小颗粒以赤热状态落下，容易使密封处着火。而马弗
炉不存在这种可能性，提高了安全性能。
与砖炉相比，马弗炉也有以下不足：
1.由于受到马弗罩高温强度的限制，炉温最高只能达到11500C左右，不能达到
砖炉那样高的炉温。
2.由于马弗罩的蠕变延伸和氧化损失，一般寿命只有3~5年，必须定期更换。
3.必须对马弗罩过热引起的异常蠕变延伸和热应变等进行监视。
图6-23马弗光亮退火立式炉
（二）无马弗立式炉的特点
1.加热室内衬采用陶瓷纤维或高纯度氧化铝砖。由于不锈钢中的合金元素极易氧化，为了达到光亮表面，要求在纯度极高的干氢或分解氨保护气氛中处理。同时，气体在炉内高温下不得受到污染。这要求炉内砌体在加热过程中不析出任何有害气体，同时，也不与氢气发生作用。
陶瓷纤维和轻质砖的绝热性能好，衬层较薄，散热损失少，蓄热损失少且热响应速度快。加热室总重量减轻，可相应的节省钢结构材料。
陶瓷纤维拆叠块或层铺陶瓷纤维制品，用锚固钉固定在炉壳上，下部材料不承受上部材料压力。立式炉砌砖，必须考虑稳定性问题，沿炉墙高度分段砌筑，每2米左右设金属托梁和金属拉钩，将砌砖重量分散拉在炉子钢结构上。
由于取消了金属马弗，因此处理的钢带宽度不受限制，现在的炉子处理不锈钢带的宽度可达1.5米。同时由于没有金属马弗，有可能实现高温快速加热；并且高纯度氧化铝砖砌体的寿命也较金属马弗为高，在正确操作情况下，砌体寿命达10年以上。
图6-24不锈钢光亮处理立式炉1-穿带装置；2-转向辊；3-石墨辊；4-加热室；5-清扫段；6-辐射冷却
段；7-喷吹冷却段；8-密封辊
2.采用快速加热
不锈钢带采用快速加热不仅能够提高产量，而且较易得到光亮的表面。一般带马弗的炉子的炉温与钢带加热温度之差不超过500C，而在无马弗立式炉中，温度差可达200~3000C，即把炉温提高到1350~14000C。采用这样的加热制度，钢带的单位加热时间可接近1分/毫米，而在一般马弗炉内的单位加热时间为2.5~3.5分/毫米。但炉温过高将造成加热室靠近出口附近砖的剥落，其碎片掉到下密封口引起钢带表面划伤，同时赤热的碎砖粒还容易引起着火事故，因此一般推荐的最高温度为12500C，这样钢带的单位加热时间为1.5分/毫米，仍较在马弗炉中的加热要快的多。
由于炉温高，一般多采用钼丝或钼带做电热体，钼电热体在氢保护气氛中能在16500C下很好的工作。
3.采用快速冷却系统
不锈钢带加热以后的快速冷却不仅是工艺的需要，而且可以大大缩短炉子长度（高度）。无马弗立式炉采用向钢带表面高速喷吹保护气体的冷却系统。钢带从加热室出来以后，先经过一个很短的辐射冷却段（钢板水箱），然后进入喷吹冷却段，冷却到1000C以下经由密封辊出炉。由于采用了喷吹冷却系统，冷却室的长度可比加热室还要短些，同时喷吹冷却能按厚度和材质调节冷却速度，因而改善了处理质量。
4.防止了钢带表面擦伤
在立式炉中，钢带在一个单程中完成了加热与冷却，其中，钢带只与保护气体接触，因此能够很好地保护钢带的表面质量。
（三）炉内气氛
不锈钢的光亮处理可以在真空中、纯氢或分解氨气气氛中进行。由于不锈钢光亮处理要求很高的真空度（低于10-4毫米汞柱），而钢带连续处理炉的密封结构很难给予保证，因此在工业生产中还很少采用。目前广泛采用纯氢和分解氨保护气氛。不锈钢中的一些合金元素，例如铬、钛、铝与氧的亲和力极强，光亮处理时，必须严格控制保护气体的成分。
1.含氧量
对于大型立式炉，要求保护气体的含氧量不大于百万分之十（即10ppm），
对于小型实验设备，由于钢带可能擦拭得很干净以及炉内容积小易于吹扫，含氧量小于20ppm也能得到光亮表面。但对于间断处理的罩式炉等，由于钢带在炉内时间长，即使含氧量10ppm也难于保证光亮。
2.露点
纯铬在11000C时，露点为-290C即可不氧化，而不锈钢Cr17和1Cr18Ni9的光亮处理露点必须低于-350C。钛、铝等元素需要达到-740C以下的露点才能不氧化，这样低的露点在工业性生产中几乎是不能达到的，实际上确定保护气体的露点，必须综合考虑多方面的因素。
（1）加热温度。加热温度越高，保护气体露点也允许高些；温度较低则要露点也较低。在相同露点下，已经氧化的试样在高于10000C加热时被完全还原，而用光亮试样在高于9800C加热时仍保持光亮，在低于9800C加热时便产生了氧化。图6-25表示Cr17、Cr18-Ni9和金属铬在不同加热温度、不同露点下氧化和还原的平衡曲线。
（2）当高温下停留的时间很短时，氧化反应的时间不足，即使在较高的露点下也能得到光亮的表面。含铬的不锈钢所以能够在远高于平衡曲线所要求的露点下达到不氧化，主要是快速加热实现的。因此采用高温快速加热有利于不锈钢的光亮处理。
考虑到各种因素的影响，在工业性生产的大型无马弗立式炉中处理奥氏体不锈钢，炉内露点控制在-400C~-500C可以保证表面光亮，净化后的气体露点相应要求达到-550C~-700C。
图6-25不锈钢及纯铬在不同温度
及露点下的氧化还原平衡曲线
1-Cr17及Cr18Ni9在纯氢中；2-金属铬在纯氧中；3-金属铬爱分解氨中
3.其它有害杂质
（1）碳对于不锈钢的耐蚀性有很坏的影响。用氢做保护气体时，为了避免渗碳发生，不允许含有碳系不纯物（如CO、CH4等），对于长时间周期处理的炉子尤为重要。渗碳现象与气体露点有关，露点越低，越易渗碳，这与不氧化的要求相矛盾，对于某种钢有其不氧化的最高露点和不渗碳的最低露点，因此处理这种钢就应当在这两者之间的露点范围中进行。只要严格控制气体成分保证入炉钢带的洁净（不带油迹）便不会渗碳。
（2）采用分解氨时还应注意残余氨的存在。残余氨与高温钢带接触时就会分解出氮而使钢带表面氮化，因此要尽量降低残余氨含量。图6-26为防止不锈钢氮化在不同温度下所允许的残余氨的含量。一般氨分解装置是在低于不锈钢处理温度下工作的，分解气中含有相当多的残余氨，因此在入炉前需要通过吸附装置（分子筛）使残余氨降低到5ppm左右。
图6-26不锈钢光亮处理所允许的残余氨含量
合金元素对不锈钢组织和性能的影响 1铬 决定不锈钢耐蚀性的主要元素是铬。这是由于钢中含有足够量的铬时，钢在氧化性介质中就可形成以Cr2O3为基体的稳定的表面防护膜；同时，铬能够有效地提高固溶体（铁素体、马氏体或奥氏体）的电极电位，从而使钢不受腐蚀。铬对提高钢的电极电位是遵循n/8规律的。即当铬良达到n/8原子（1/8、2/8、3/8…或12.5%、25%、37.5%…）时，电极电位有一个跃增，见下图铬的原子浓度占1/8（即12.5%），若以质量计，为11.7%，所以铬不锈钢的含铬量都在12%以上。 2碳 碳的影响主要表现在两方面，一方面它是稳定奥氏体的元素，并且作用很大，相当于镍的30倍；另一方面，由于碳和铬的亲和力很强，它与铬可形成一系列的复杂碳化物，其成分随钢中含铬量的不同而异，含铬量少于10%
时，主要是渗碳体型碳化物（Fe，Cr）3C；在高铬钢中则形成复杂的碳化物（Cr，Fe）7C3或（Cr，Fe）23C6。因此，钢中含碳两越高，其抗腐蚀性就越低。对于不锈钢来说，要求耐蚀性是主要目底，故不锈钢的含碳量一般都较低，大多数仅为0.1～0.2%，一般不超过0.4%。只有在少数情况下，例如用作滚动轴承、弹簧和刃具时，由于要求高的硬度和耐磨性，才将含碳量提高至0.85%～0.95%（如9Cr18钢）。但为了保持一定的耐蚀性，这；类钢的含铬量也相应地要高些。 3镍 镍是形成奥氏体的合金元素，但镍的作用只有与铬配合时才会充分发挥出来，若单独使用镍而不使用铬，低碳镍钢要获得纯奥氏体的单相组织，含镍量需高达24%，事实上含镍量达到27%时才能提高钢的耐蚀性，故在不锈钢中没有单独以镍作为合金元素的。当镍和铬配合时，镍提高钢的耐蚀作用就显著地表现出来。 向铁素体不锈钢中加入少量的镍，即可使金相组织由单相铁素体转变为铁素体和奥氏体两相状态，这样就可通过热处理来改善和提高其机械性能。例如，单相铁素体的Cr17钢是不能通过热处理提高机械强度的，其抗拉强度只有400MN/m2左右，但加入2%镍的Cr17Ni2钢，经10000C油冷淬火和3000C回火后，抗拉强度可达1100MN/m2。这是由于镍的加入，组织具有γ→α的转变的缘故。
《JB/T 9197-2005不锈钢和耐热钢热处理》热处理方法选择 《JB/T 9197-2005不锈钢和耐热钢热处理》是机械行业于2008年6月4日发布，11月1日实施的行业标准，其中规定了不锈钢和耐热钢热处理的方法及所用的设备、工艺、工艺材料、质量检验和安全技术。其中热处理方法的选择有： 一、热处理不可强化的不锈钢和耐热钢 1.要求提高抗腐蚀性能和抗塑性、消除冷作硬化的工件，应进行固溶处理。 2.对于形状复杂不宜固溶处理的工件，可边井于去应力退火。 3.含钦或妮的不锈钢，为了获得稳定的抗腐蚀性能，可进行稳定化退火。 二、热处理可强化的不锈钢和耐热钢 1.要求提高强度、硬度和抗腐蚀性能的工件，应进行淬火加低温回火处理。 2.要求较高的强度和弹性极限、而对抗腐蚀性要求不高的工件，应进行淬火加中温回火处理。 3.要求得到良好的力学性能和一定的抗腐蚀性能的工件，应进行淬火加高温回火处理。 4.要求消除加工应力、降低硬度和提高塑性的工件，可进行退火处理。 5.要求改善原始组织的工件，可进行正火加高温回火的预备热处理。 6.要求得到良好的力学性能和抗腐蚀性能的沉淀硬化型不锈钢工件，可进行固溶加时效，固溶加深冷处理或冷变形加时效等调整处理。 三焊接组合件 1.由热处理可强化的不锈钢和耐热钢构成的焊接组合件，根据工件图样的要求，可进行淬火加回火或去应力退火。 2.由热处理不可强化的不锈钢和耐热钢构成的焊接组合件，要求改善焊缝区域组织和抗腐蚀性能以及较充分地消除应力时，可进行固溶处理。对于形状复杂不宜进行固溶处理的焊接组合件，可采用去应力退火。 3.由热处理可强化与不可强化的不锈钢和耐热钢构成的焊接组合件，当要求以抗腐蚀性能为
第37卷第9期2012年 9 月 HEAT TREATMENT OF METALS Vol.37No.9 September 2012 17-4PH 不锈钢热处理工艺 张 敏，褚巧玲 （西安理工大学材料科学与工程学院，陕西西安710048） 摘要：介绍了不同的热处理工艺对17-4PH 马氏体沉淀硬化不锈钢力学性能及组织的影响，对其沉淀硬化机理进行了总结和探讨。17-4PH 不锈钢兼有强度高、耐蚀性好的优点。传统的工艺为固溶+时效处理，普遍采用的固溶温度为1040?，随着时效温度的提高和时效时间的延长，其强度和硬度升高，塑韧性降低。在传统工艺的基础上，增加调整处理，可以细化马氏体基体组织，提高材料的韧性及耐蚀性。对于17-4PH 钢的强化机理，普遍认为与ε-Cu 的析出有关，但对于其形貌的分析不尽相同。关键词：17-4PH 不锈钢；固溶处理；时效处理；调整处理中图分类号：TG142.71 文献标志码：A 文章编号：0254-6051（2012）09-0008-04 Heat treatment of 17-4PH stainless steel ZHANG Min ，CHU Qiaoling （College of Materials Science and Engineering ，Xi ’an University of Technology ，Xi ’an Shaanxi 710048，China ） Abstract ：Effect of heat treatment on mechanical properties and microstructure of 17-4PH martensite stainless steel is introduced ，the mechanism of precipitation hardening of the steel is summarized and discussed．It was widely used owing to its high strength and excellent corrosion resistance．The traditional heat treatment of the steel is solution and aging．Generally ，solution temperature is 1040?．The strength and hardness increase gradually with aging temperature and time increasing ，while the impact property decreases．With the intermediate treatment among the solid solution and aging ，the impact property and the corrosion resistance are obviously increased due to the refined martensite lath．It is widely believed that the mechanism of precipitation hardening of 17-4PH martensite stainless steel is due to the precipitation of ε-Cu ，but the analysis about morphology of ε-Cu is various． Key words ：17-4PH stainless steel ；solution treatment ；aging treatment ；intermediate treatment 收稿日期：2012-06-01 基金项目：陕西省自然科学基金（2012JM6003）；西安市科技计划项目（CX1250②）作者简介：张 敏（1967—），男，陕西西安人，教授，博士，主要从事焊接 成形过程的力学行为及其结构质量控制、焊接凝固过程的组织演变行为及其先进焊接材料的研究，发表论文80余篇。联系电话：029-********，E-mail ：zhmmn@xaut．edu．cn 17-4PH 不锈钢（ASTM ）为马氏体沉淀硬化型不锈钢，相当于国标05Cr17Ni4Cu4Nb 。该类型的不锈钢含碳量较低，含Ni 、Cr 量高，焊接性好且具有较好的耐腐蚀性。同时该钢中Cu 和Nb 等合金元素含量也较高，这些合金元素在热处理过程中可析出时效硬化相ε-Cu 、NbC 、M 23C 6等，使材料具有较高的强度和硬度。基于以上优点，17-4PH 马氏体沉淀硬化不锈钢广泛应用于航空、航天、化学和核工业等领域。沉淀硬化不锈钢的力学性能与热处理状态有较大关系。17-4PH 马氏体沉淀硬化不锈钢的常规热处理工艺为固溶+时效处理，通过调整组织和控制析出相来提高强度、硬度和耐蚀性。目前对于17-4PH 不锈钢的热处理工艺研究已经相当成熟 ［1-11］ ，本文对其不同热处理工艺下的性能及机理进行总结，并加以简述。117-4PH 不锈钢的热处理 17-4PH 不锈钢的马氏体开始转变点在室温以上， 经固溶处理后基体组织基本上是马氏体组织，其强度 已经很高。在固溶处理的基础上进行不同的时效处理，可提高材料的强度，满足各种生产实际的需要。 17-4PH 不锈钢的化学成分（质量分数，%）为：≤0.07C ，≤1.00Mn ，≤1.00Si ，≤0.023P ，≤0.03S ，15.50 17.50Cr ，3.00 5.00Ni ，3.00 5.00Cu ，0.15 0.45Nb ，其主要沉淀硬化元素是铜、铌，有的为铝、钛等，利用这些元素的溶解度来实现强化过程。17-4PH 不锈钢加热到奥氏体温度时，由于这些强化元素在奥氏体中的溶解度较大，而在马氏体中的溶解度较小，当冷却到马氏体温度后，即得到过饱和铜、铌的马氏体组织，马氏体本身具有高强韧性，从而得到一定程度的强化；再经时效处理后，溶解在基体组织中的过饱和铜、铌等元素析出，使材料得到进一步强化。因此可通过不同的热处理工艺来满足各种性能要求。1.1固溶处理 固溶处理是17-4PH 钢不可或缺的一道热处理工艺。固溶时，加热温度应保证钢中的碳和合金元素充分溶于奥氏体中，但也不宜过高。17-4PH 钢的Ac 1约
敏化处理：18-8钢系列的奥氏体不锈钢在450℃～850℃（此区间常称为敏化温度）短时间加热，使其具有晶间腐蚀倾向。这是因为碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。奥氏体不锈钢在经400℃～850℃的温度范围内（敏化温度区域）时，会有高铬碳化物（Cr23C6）析出，当铬含量降至耐腐蚀性界限之下，此时存在晶界贫铬，会产生晶间腐蚀，严重时材料能变成粉末。该方法一般只在不锈钢晶间腐蚀试验时采用。 （2）固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物）。 不同的不锈钢固溶化的温度烧有不同, 304,316等奥氏体不锈钢一般是1050℃,奥氏体-铁素体双相不锈钢要高一点,可到1150℃. 固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物）。这种热处理方法为固溶热处理。 固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火，但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是不同的，前者是软化处理，后者是淬硬（形成马氏体）。后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样，但没到1100℃。我是搞火电的，回答可能不太全面，谁知道的可以继续补充。 在电厂中，奥氏体不锈钢管进行冷弯加工，容易产生形变诱发马氏体相变（很拗口，其实就是产生了马氏体），容易引起耐蚀性的下降。ASME标准规定，当加工量超过一定量时就必须进行固溶处理 （3）稳定化处理：为避免碳与铬形成高铬碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如Ti和Nb），在加热到875℃以上温度时，能形成稳定的碳化物。这是因为Ti（或Nb）
不锈钢的热处理 304是奥氏体型不锈钢，想通过热处理来改变切削加工性能是不现实的。其他钢种可以通过退火或正火来改变组织，从而改变切削加工性能，是因为其他钢在加热和冷却过程中发生组织转变，因为组织决定了性能，因此改变了切削加工性能，而奥氏体不锈钢，室温是奥氏体，加热到高温也是奥氏体，不发生组织转变，所以热处理不能够改变其切削加工性能的，奥氏体不锈钢的热处理通常只有固溶处理、再结晶退火和去应力退火之类的，固溶处理是改变耐蚀性的，再结晶退火是消除加工硬化恢复塑性的，去应力退火是消除加工过程中产生的应力的，所以，期望通过热处理改变奥氏体不锈钢的切削加工性是不现实的。每种材料有各自的特点，热处理工艺也不一定通用，玉米面包饺子肯定不行，虽然也是面粉。奥氏体不锈钢的切削加工，只能够通过改变刀具、切削加工工艺参数来解决。 铸钢件铸造成型后，通常都是要进行热处理的。因为热处理前铸件晶粒较粗大、组织方向性明显、力学性能较低，根据铸件的不同要求制定热处理工艺。 普通要求铸钢件，采用退火处理，软化易于加工；要求强度的要正火处理，要求硬度的要淬火处理；固溶处理,提高耐腐蚀性能。 铸造不锈钢一般为奥氏体.在加热时无相变,因此不能通过热处理强化。只能以提高钢的耐腐蚀性能进行热处理： 固溶处理：其目的是使碳化物充分溶解并在常温下保留在奥氏体中，从而在常温下获单相奥氏体组织，使钢具有最高的耐腐蚀性能。 固溶处理的加热温度一般均较高，在1050-1100℃之间，并按含碳量的高低作适当调整。由于18-8不锈钢导热性很差，不仅要通过预热后再进行淬火加热,而且在固溶处理(淬火加热)时的保温时间要长。固溶处理时，要特别注意防止增碳。因为增碳将会增加18-8钢的晶间腐蚀倾向。冷却介质,一般采用清水。固溶处理后的组织一般是单相奥氏体,但对含有钛、铌、钼的不锈钢，尤其当是铸件时,还含有少量的铁素体。固溶处理后的硬度一般在135HBS左右 回火又称配火。金属热处理工艺的一种。将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。或将淬火后的合金工件加热到适当温度，保温若干时间，然后缓慢或快速冷却。一般用以减低或消除淬火钢件中的内应力，或降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性。根据不同的要求可采用低温回火、中温回火或高温回火。通常随着回火温度的升高，硬度和强度降低，延性或韧性逐渐增高。钢铁工件在淬火后具有以下特点：①得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。②存在较大内应力。③力学性能不能满足要求。因此，钢铁工件淬火后一般都要经过回火。 回火的作用在于：①提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。②消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。 调质即淬火和高温回火的综合热处理工艺。不锈钢做不了调质热处理，因为达不到硬度。 高碳铬不锈钢中的铬含量很高，导热性差，锻后应及时退火，以免发生裂纹。 比如95cr18钢球化退火工艺
不锈钢管焊接工艺及热处 理模板 1
不锈钢管焊接工艺及热处理 [我的钢铁] -02-03 15:10:20 不锈钢管热处理 不锈钢管热处理国外普遍采用带保护气体的无氧化连续热处 理炉, 进行生产过程中的中间热处理和最终的成品热处理, 由于能够获得无氧化的光亮表面, 从而取消了传统的酸洗工序。这一热处理工艺的采用, 既改进了钢管的质量, 又克服了酸洗对环境的污染。 根据当前世界发展的趋势, 光亮连续炉基本分为三种类型: ( 1) 辊底式光亮热处理炉。这种炉型适用于大规格、大批量钢管热处理, 小时产量为1.0吨以上。可使用的保护气体为高纯度氢气、分解氨及其它保护气体。能够配备有对流冷却系统, 以便较快地冷却钢管。 ( 2) 网带式光亮热处理炉。这种炉型适合于小直径薄壁精密钢管, 小时产量约为0.3-1.0吨, 处理钢管长度可达40米, 也能够处理成卷的毛细管。 2
( 3) 马弗式光亮热处理炉。钢管装在连续的把架上, 在马弗管 内运行加热, 能以较低的成本处理优质小直径薄壁钢管, 小时产量 约在0.3吨以上。 不锈钢焊管工艺技术——氩弧焊 不锈钢焊管要求熔深焊透, 不含氧化物夹杂, 热影响区尽可能小, 钨极惰性气体保护的氩弧焊具有较好的适应性, 焊接质量高、 焊透性能好, 其产品在化工、核工业和食品等工业中得到广泛应用。 焊接速度不高是氩弧焊的不足之处, 为提高焊接速度, 国外研 究开发了多种方法。其中由单电极单焊炬发展采用多电极多焊炬 的焊接方法在生产中应用。70年代德国首先采用多焊炬沿焊缝方向直线排列, 形成长形热流分布, 明显提高焊速。一般采用三电极 焊炬的氩弧焊, 焊接钢管壁厚S≥2mm, 焊接速度比单焊炬提高3-4倍, 焊接质量也得以改进。氩弧焊与等离子焊组合能够焊接更大壁厚的钢管, 另外, 在氩气中5-10%的氢气, 再采用高频脉冲焊接电源, 也可提高焊接速度。 多焊炬氩弧焊适用于奥氏体和铁素体不锈钢管的焊接。 不锈钢焊管工艺技术——高频焊 3
敏化处理：18-8钢系列的奥氏体不锈钢在450C?850 C （此区间常称为敏化温度）短时间加热，使其具有晶间腐蚀倾向。这是因为碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。奥氏体不锈钢在经400C?850C的温度范围内（敏化温度区域）时，会有高铭碳化物 （Cr23C6）析出，当铭含量降至耐腐蚀性界限之下，此时存在晶界贫铭，会产生晶间腐蚀，严重时材料能变成粉末。该方法一般只在不锈钢晶间腐蚀试验时采用。 （2）固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100C左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铭形成高铭碳化物）。 不同的不锈钢固溶化的温度烧有不同，304,316等奥氏体不锈钢一般是1050 C，奥氏体-铁素体双相不锈钢要高一点，可到1150 C . 固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100 C左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铭形成高铭碳化物）。这种热处理方法为固溶热处理。 固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火，但此时的淬火'与普通钢的淬火是不同的，前者是软化处理，后者是淬硬（形成马氏体）。后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样，但没到1100 C。 我是搞火电的，回答可能不太全面，谁知道的可以继续补充
在电厂中，奥氏体不锈钢管进行冷弯加工，容易产生形变诱发马氏体相变（很拗口，其实就是产生了马氏体），容易引起耐蚀性的下降。ASME标准规定，当加工量超过一定量时就必须进行固溶处理 （3）稳定化处理：为避免碳与铭形成高铭碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如Ti和Nb）,在加热到875C以上温度时，能形成稳定的碳化物。这是因为Ti （或Nb）能优先与碳结合，形成TiC （或NbC）,从而大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度（含量），起到了牺牲Ti （或Nb）保护Cr的目的。含Ti （或Nb）的奥氏体不锈钢（如：1Cr18Ni9Ti , 1Cr18Ni9Nb）经稳定化处理后比进行固溶热处理更具有良好的综合机械性能。 稳定化处理：为避免碳与铭形成高铭碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如Ti和Nb），在加热到875 C以上温度时，能形成稳定的碳化物（由于Ti和Nb能优先与碳结合，形成TiC或NbC）,大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度（含量），从而起到了牺Ti和Nb保Cr 的目的。 经稳定化处理比进行固溶热处理的奥氏体不锈钢，具有更好的综合机 械性能。 （4）所以，有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳 定化处理
抗大气、酸、碱、盐等介质腐蚀作用的不锈耐酸钢总称。要达到不锈耐蚀作用,含铬(Cr)量不少于13%；此外可加入镍(Ni)或钼(Mo)等来增加效果。由于合金种类及含量不同，种类繁多。 不锈钢特点：耐蚀好，光亮度好，强度高；有一定弹性；昂贵。 不锈钢材料特性: 1、铁素体型不锈钢：其含Cr量高,具有良好耐蚀性及高温抗氧化性能。 2、奥氏体不锈钢：典型牌号如1Cr18Ni9,1Cr18Ni9T1无磁性,耐蚀性能良好,温强度及高温抗氧化性能好,塑性好,冲击韧性好,且无缺口效应,焊接性能优良,因而广泛使用。这种钢一般强度不高,屈服强度低,且不能通过热处理强化,但冷压,加工后,可使抗拉强度高,且改善其弹性,但其在高温下冷拉获得的强度易化。不宜用于承受高载荷。 3、马氏体不锈钢：典型如2Cr13,GX-8,具磁性,消震性优良,导热性好,具高强度和屈服极限,热处理强化后具良好综合机械性能。加含碳量多,焊后需回为处理以消除应力、高温冷却易形成8氏体,因此锻后要缓冷,并应立即进行回火。主要用于承载部件。 例： SUS 301 弹性不锈钢 SUS 304 不锈钢 10Cr18Ni9 它是一种奥氏体不锈钢,淬火不能强化,只能消除冷作硬化和获得良好的抗蚀,淬火冷却必须在水是进行,以保证得到最好的抗蚀性;在900℃以下有稳定的抗氧化性。适于各种方法焊接;有晶间腐蚀倾向,零件长期在腐蚀介质、水中及蒸汽介质中工作时可能遭受晶界腐蚀破坏;钢淬火后冷变形塑性高,延伸性能良好,但切削加工性较差。 1Cr18Ni9 它是标准的18-8型奥氏体不锈钢,淬火后能强化,但此时具有良好的耐蚀性和冷塑性变形性能；因塑性和韧性很高,切削性较差；适于各种方法焊接；由于含碳量较0Cr18ni9高,对晶界腐蚀敏感性较焊接后需热处理,一般不适宜用作耐腐蚀的焊接件；在850℃以下空气介质、以及750℃以下航空燃料燃烧产物的气氛中肯有较稳定的抗氧化性。 Cr13Ni4Mn9 它属奥氏体不锈耐热钢,淬火不能强化,钢在淬火状态下塑性很高,可时行深压延及其它类型的冷冲压;钢的切削加工性较差;用点焊和滚焊焊接的效果良好,经过焊
奥氏体不锈钢的热处理工艺 依据化学成分、热处理目的的不同,奥氏体不锈钢常采用的热处理方式有固溶化处理、稳定化退火处理、消除应力处理以及敏化处理等。 1 固溶化处理 奥氏体不锈钢固溶化处理就是将钢加热到过剩相充分溶解到固溶体中的某一温度,保持一定时间之后快速冷却的工艺方法。奥氏体不锈钢固溶化热处理的目的是要把在以前各加工工序中产生或析出的合金碳化物,如(FeCr)23C6等以及σ相重新溶解到奥氏体中,获取单一的奥氏体组织(有的可能存在少量的δ铁素体),以保证材料有良好的机械性能和耐腐蚀性能,充分地消除应力和冷作硬化现象。固溶化处理适合任何成分和牌号的奥氏体不锈钢。 2 稳定化退火 稳定化退火是对含稳定化元素钛或铌的奥氏体不锈钢采用的热处理方法。采用这种方法的目的是利用钛、铌与碳的强结合特性,稳定碳,使其尽量不与铬结合,最终达到稳定铬的目的,提高铬在奥氏体中的稳定性,避免从晶界析出,确保材料的耐腐蚀性。 奥氏体不锈钢稳定化处理的冷却方式和冷却速度对稳定化效果没有多大影响,所以,为了防止形状复杂工件的变形或为保证工件的应力最小,可采用较小的冷却速度,如空冷或炉冷。 3 消除应力处理 确定奥氏体不锈钢消除应力处理工艺方法,应根据材质类型、使用环境、消除应力目的及工件形状尺寸等情况,注意掌握一些原则。 去除加工过程中产生的应力或去除加工后的残留应力。可采用固溶化处理加热温度并快冷,I类、II类奥氏体不锈钢可采用较缓慢的冷却入式。为保证工件最终尺寸的稳定性。可采用低的加热温度和缓慢的冷却速度。为消除很大的残留应力。消除在工作环境中可能产生新应力的工件的残余应力或为消除大截面焊接件的焊接应力,应采用因溶化加热温度,III 类奥氏体不锈钢必须快冷。这种情况最好选用I类或II类奥氏体不锈钢,加热后缓慢冷却,消除应力的效果更好。为消除只能采用局部加热方式工件的残留应力。应采取低温度加热并缓慢冷却的方式。 4 敏化处理 敏化处理实际上不属于奥氏体不锈钢或其制品在生产制造过程中应该采用的热处理方法。而是作为在检验奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀能力进行试验时所采用的一个程序。 敏化处理实质上是使奥氏体不锈钢对晶间腐蚀更敏感化的处理。对—些特殊使用场合,为更严格地考核材料的抗晶间腐蚀能力,在某些标准中,对奥氏体尽锈钠的敏化制度规定得更为苛刻,依据工件将来使用的温度及材料的含碳里以及是否含钳元素等因素而采用不同的敏化制度。有的还对敏化处理的升、降温速度加以控制。所以,在判定奥氏体不锈钢晶间腐蚀倾向性大小时,应注意采用的敏化制度。 5 奥氏体不锈钢的冷加工强化及去应力处理 奥氏体不锈钢不能用热处理方法强化,但可以通过冷加工变形得以强化(冷作硬化、形变强化),会使强度提高、塑性下降。奥氏体不锈钢或制品(弹簧,螺栓等)经冷加工变形强化后,存在较大的加工应力,这种应力的存在导致在应力腐蚀环境中使用时,增加了应力腐蚀的敏
不锈钢及其热处理知识 美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中： ①奥氏体型不锈钢用200和300系列的数字标示， ②铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。例如，某些较普通的奥氏体不锈钢是以201、 304、 316以及310为标记， ③铁素体不锈钢是以430和446为标记，马氏体不锈钢是以410、420以及440C为标记，双相（奥氏体－铁素体）， ④不锈钢、沉淀硬化不锈钢以及含铁量低于50%的高合 大家知道固态金属及合金都是晶体，即在其内部原子是按一定规律排列的，排列的方式一般有三种即：体心立方晶格结构、面心立方晶格结构和密排六方晶格结构。金属是由多晶体组成的，它的多晶体结构是在金属结晶过程中形成的。组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构：910℃以下为具有体心立方晶格结构的α——铁，910℃以上为具有面心立方晶格结构的Υ——铁。如果碳原子挤到铁的晶格中去，而又不破坏铁所具有的晶格结构，这样的物质称为固溶体。碳溶解到α——铁中形成的固溶体称铁素体，它的溶碳能力极低，最大溶解度不超过0.02%。而碳溶解到Υ——铁中形成的固溶体则称奥氏体，它的溶碳能力较高，最高可达2%。奥氏体是铁碳合金的高温相。 钢在高温时所形成的奥氏体，过冷到727℃以下时变成不稳定的过冷奥氏体。如以极大的冷却速度过冷到230℃以下，这时奥氏体中的碳原子已无扩散的可能，奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的α固溶体，称为马氏体。由于含碳量过饱和，引起马氏体强度和硬度提高、塑性降低，脆性增大。 不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。实验证明，只有含铬量超过12%时钢的耐蚀性能才会大大提高，因此，不锈钢中的含铬量一般均不低于12%。由于含铬量的提高，对钢的组织也有很大影响，当铬含量高而碳含量很少时，铬会使铁碳平衡，图上的Υ相区缩小，甚至消失，这种不锈钢为铁素体组织结构，加热时不发生相变，称为铁素体型不锈钢。 当含铬量较低(但高于12%)，碳含量较高，合金在从高温冷却时，极易形成马氏体，故称这类钢为马氏体型不锈钢。 镍可以扩展Υ相区，使钢材具有奥氏体组织。如果镍含量足够多，使钢在室温下也具有奥氏体组织结构，则称这种钢为奥氏体型不锈钢。 不锈钢有两种分类法：一种是按合金元素的特点，划分为铬不锈钢和铬镍不锈钢；另一种是按在正火状态下钢的组织状态，划分为M不锈钢、F不锈钢、A不锈钢和A一F双相不锈钢。 一、马氏体不锈钢典型的马氏体不锈钢钢号有1Cr13～4Cr13和9Cr18等 1Cr13钢加工工艺性能良好。可不经预热进行深冲、弯曲、卷边及焊接。2Crl3冷变形前不要求预热，但焊接前需预热，ICrl3、2Cr13主要用来制作耐蚀结构件如汽轮机叶片等，而3Cr13、4Cr13主要用来制作医疗器械外科手术刀及耐磨零件；9Cll8可做耐蚀轴承及刀具。二、铁素体不锈钢铁素作不锈钢的含Cr量一般为13％～30％合碳量低于0.25%。有时还加入其它合金元素。金相组织主要是台铁素体，加热及冷却过程中没有α<=>γ转变，不能用热处理进
第三节不锈钢机组连续热处理炉 一、不锈钢带的热处理工艺 在大气中能抵抗腐蚀的钢称为不锈钢。不锈钢按其金相组织结构可以分成三大类，即奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢及马氏体不锈钢。 1.奥氏体不锈钢的热处理工艺 奥氏体不锈钢是一种铬镍合金钢，其主要合金元素的含量，镍大于6%，铬16~26%，为了使钢获得特殊性能某些加有钼、钛、铌等其它元素。 这类钢的热处理工艺是退火处理，其目的一方面使加工以后的金属组织再结晶，以使其充分软化，便于再加工，另一方面是将碳化物固熔在奥氏体组织中，以增强抗腐蚀性。奥氏体不锈钢的退火温度范围一般为1000~11500C，然后在此温度急速冷却，依靠快冷，能把碳呈固熔状态的奥氏体保持到常温（若冷却速度慢，则析出碳化物）。冷却方式视带钢材质及厚度而异，可以水冷、喷雾冷却、保护气体喷吹冷却及空冷等。 2.铁素体不锈钢的热处理工艺 铁素体不锈钢是以铬元素为主（含铬占11~28%）的合金钢，大都是低碳的，镍含量很少。 这类钢的热处理也只是进行退火，其目的是消除应力，软化，增加延展性。这类钢的退火温度范围为650~8500C，在空气、水或保护气体中冷却。对于高铬钢要注意在400~5000C范围内徐冷时会产生脆化，因此应该尽量避免在这一范围中停留。 3.马氏体不锈钢的热处理工艺 此类不锈钢亦以铬为主要合金元素（含铬10~18%），碳在0.08~1.2%范围内，大多数不含镍，个别含少量镍（2. 5%）。 马氏体不锈钢的热处理一般有下列几种工艺： 退火——热轧以后由于冷却较快而发生硬化，为了软化处理，增加延展性，需要进行退火。退火温度为850~9200C，炉冷到6000C，然后空冷的称为完全退火，一般在罩式炉中进行。退火温度为620~7800C，然后空冷的称为过程退火，一般在连续式炉内进行。 淬火——马氏体不锈钢经过高温急冷可以得到很高的硬度，其淬火温度为
不锈钢热处理 摘要：随着我国装备制造业的进步和国民经济建设的飞跃发展，在国防、石油、化工、发电、海洋开发、原子能等领域中，不锈钢得到了越来越广泛的应用，对不锈钢耐腐蚀等各项性能提出了更高的要求。尽管冶金行业可以为我们提供优质的不锈钢，但是；还必须通过正确的热处理手段才能更充分地发挥不锈钢的功能。 关键词：不锈钢热处理应用 对不锈钢进行热处理，是改善不锈钢的使用和加工性能的一种重要的工艺方法。在不少情况下，有必要对不锈钢进行热处理。其热处理工艺有些会安排在产品加工之前进行，有些则安排在产品加工后进行，更有些安排在两次加工之间进行。对不锈钢进行热处理，主要从以下几方面来考虑： （1）便于对产品进行加工。 （2）提高产品强度，硬度等各项的机械性能。 （3）使产品获得较好的耐腐蚀能力。 不锈钢的热处理工艺与普通金属的热处理工艺一样，都是在一定介质中加热、保温和冷却；以改变其组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。由于对不锈钢性能要求不同，其热处理的类型也是多样的。在此主要按不锈钢类型来分析热处理的工艺。 1 马氏体不锈钢热处理 马氏体型不锈钢有良好的热处理性能，通过热处理可获得各种所需的强度硬度等机械性能，可调整范围极大。主要采用退火，淬火和回火等热处理工艺。 1.1退火 退火目的是为了软化组织，便于加工和成形。在进行退火处理时，为了防止变形，加热速度不宜太快，通常的加热速度为150~200℃/小时，保温时间按材料的厚度或直径计算（约每25mm保温1小时）。有完全退火和低温退火二种。 完全退火时，加热温度为800~900℃，冷却速度应尽量小，一般要低于20℃/小时。低温退火时，加热温度为750℃左右，一般进行连续的空冷。 1.2淬火
不锈钢的焊后热处理规定 (2012-07-19 15:59:15) 不锈钢的焊后热处理，我国没有明确规范，而美国ASME及USA标准，英国BS 标 准，联邦德国．AD、DIN及VdTuV规范等某些发达国家的标准都有相应的规定。 综合上述标准规定，对高强度Cr不锈钢，为了去氢需要预热，其温度范围为150一4 00℃。马氏体不锈钢焊后热处理温度范围为730—800℃。铁奈体不锈钢焊后热处理温度范围为730一800℃，随即快速冷却以防脆化，4)奥氏体不锈钢没有一个标准规 定必须焊后热处理，仅建议当板材很厚肘，可选择900～1100℃温度范围进行热处理，随即进行水冷或空冷（根据板厚），5)奥氏体一铁素体双相钢和镲基合金没有任何规定和建议。 不锈钢的焊后热处理可分别采用以下三种温度范围的热处理。 1．低温焊后热处理(≤500℃) Cr-Ni奥氏体不锈钢，在200 ~400℃热处理可减少峰值应力（约减少40%），但总应 力降低很少。奥氏体不锈钢偶尔也采用400一500℃热处理。低温处理不适于高强度Cr不锈钢。 2．中温焊后热处理（550一820℃） 中温热处理的目的主要是消除应力。这种热处理可用于复合钢，对基层及不锈钢复层都可消除应力。 对铁素体和马氏体不锈钢，一般都在600 ~730℃范围内进行焊后热处理，以改善缺口韧性。 奥氏体一铁索体双相钢不宜采用中温处理，因为会引起ɑ相和碳化物析出。奥氏体不锈钢用于复合钢中时，可在540～700℃处理以消除应力。奥氏体不锈钢一般不宜在550—800℃热处理，因为这个温度范围会促进晶阅腐蚀的产生(C<0.03%的超低碳不锈钢除外). 3．高温焊后热处理( >900℃)
304不锈钢可以热处理加硬吗 304不锈钢,是美国的标准叫法。SUS304则是日本的叫法。也就是我国的0Cr18Ni9 ，常温下为奥氏体，淬火工艺无法实现硬化，可采用渗氮处理表面强硬化，但深度是很有限的。 304一类的奥氏体不锈钢，不能通过高温热处理提高硬度，一般采用固溶处理，提高耐蚀性与降低硬度。 奥氏体提高硬度有以下方法： 一、QPQ处理，硬度高，但表面呈黑色，无本色，耐蚀性较好 二、对于变形大的产品，可以采用时效处理，基本上在基体的基础上提高200（Hv）视变形程度而定 三、形变硬化 410一类的马氏体不锈钢： 采用高温热处理可以提高硬度，也可采用退火工艺降低硬度 17-4一类的沉淀硬化型不锈钢 先固溶，再时效可提高硬度 316不锈钢可以热处理调质吗？要求抗拉强度大于800N/mm2。 不锈钢热处理知识 淬火 （C） 将金属或其制品加热到给定温度，并保温一定时间，然后快速冷却（常在水、油中冷却），称为淬火。一般经淬火处理后硬度大大增加，但塑性降低。 回火 将经过淬火的金属重新加热到给定温度，并保温一定时间后进行冷却的工艺叫回火。其目的是消除淬火所产生的内应力，降低硬度和脆性，获得所需要的机械性能（高温回火也叫调质）。 正火 将金属加热到一定的温度，并保温一定时间，然后在空气中冷却，这种工艺叫正火。正火可以细化组织，消除内应力，改善机械性能和切削加工性能。 退火 （M） 将金属加热到一定的温度，并保温一定时间，然后缓慢冷却，这种工艺叫退火。退火可消除内应力，降低硬度和脆性，增加塑性，改善切削加工性能。 时效 金属或其制品在热处理或铸造、锻造等加工后，在室温下（自然时效）或较高温度（人工时效）下搁置较长时间的一种热处理。其作用是消除内应力，稳定组织、强化机械性能。 渗碳 将碳渗入金属件表面层，以增加其淬火后硬度的化学热处理工艺叫渗碳。经渗碳及淬火处理
Stress relieving heat treatments for austenitic stainless steels Introduction Unlike martensitic steels, the austenitic stainless steels are not hardenable by heat treatment as no phase changes occur on heating or cooling. Softening is done by heating in the 1050/ 1120°C range, ideally followed by rapid cooling. This is of course the complete opposite to martensitic steels, where this sort of treatment would harden the steel. Apart from inter-stage annealing during complex or severe forming operations, for many applications, final stress relieving austenitic stainless steel products is not normally needed. Effect of residual stresses Cold worked austenitic stainless steels will contain some 'strain induced' martensite, which, as well as making the steel partially 'ferro-magnetic', can also reduce the corrosion resistance. A highly stressed cold worked structure may also have lower general corrosion resistance than a fully softened austenitic structure. The main hazard is stress corrosion cracking (SCC), which relies on tensile stresses as part of the failure mechanism. Stress relieving removes such residual tensile stresses and so improves the SCC resistance. The other main reason for stress relieving is to provide dimensional or shape stability. The risk of distortion can be reduced during forming or machining operations by stress relieving. The approach to heat treatment selection A full solution anneal stress-relieving heat treatment will re-transform any martensite formed back to austenite. (This will also give the lowest magnetic permeability possible for any particular grade.) Slow cooling is advisable to avoid introducing distortion problems or residual thermal tensile stresses and so the risk of sensitisation during a slow cool may have to be accepted. The temperature ranges used in stress relieving must avoid sensitising the steel to corrosion or the formation of embrittling precipitates. As a general guideline, it is advisable that the range 480-900°C is avoided. The low carbon (304L or 316L) or the stabilised (321 or 347) types should not be at risk from corrosion sensitisation during stress relieving treatments. Stress relieving treatments for austenitic stainless steels The table shows alternative treatments in order of preference.
沉淀硬化不锈钢的热处理工艺 1.固溶处理 经固溶处理(1000～1050℃，1h，空冷)获得的组织是奥氏体加少量铁素体，在随后500～800℃进行调整处理时，由于原子在铁素体中扩散速度要比在奥氏体中快，且铁素体内含铬量高，碳化物(Cr23C6)易沿着α(δ)和r的相界面析出，又降低了奥氏体中碳及合金元素的含量，从而提高这类钢的Ms点，使之获得更多的马氏体。α(δ)铁素体量不能过多，否则不利于热加工，也不参与马氏体转变，会降低钢的强度。 2.调整处理 固溶处理后进行的中间处理，一般又称调整处理，目的是获得一定数量的马氏体，从而使钢强化，常用以下三种方法： (1)中间时效法(简称T处理法)固溶处理后再加热至(760±15)℃，保温90min，因有Cr23C6碳化物从奥氏体中析出，降低了奥氏体中的碳及合金元素含量，使Ms点升高到70℃，随后冷却到室温便得到马氏体+α铁素体+残余奥氏体组织，残余奥氏体在随后510℃时效才分解完。 (2)高温调整及深冷处理法(R处理法)固溶后，行先加热到950℃保温90min。由于升高了Ms点，冷却到室温，可得到少量马氏体；之后再经-70℃冷处理，保温8h，就可获得一定数量的马氏体。 (3)冷变形法(C处理法)固溶处理后，在室温下冷变形，冷变形时形成马氏体的数量与变形量及不锈钢的成分有关。一般变形量在
15%～20%就能获得必要数量的马氏体，过大的变形量会使马氏体发生加工硬化，使塑性显著下降。 3.时效处理(H处理) 调整处理后，均须进行时效处理。时效处理是这类钢进行强化的另一途径。当时效温度高于400℃，会从马氏体中析出金属间化合物(如Ni3Ti等)，呈高度弥散分布，起沉淀硬化作用。一般在约500℃进行时效，可获得高的强度及硬度。
304不锈钢的固溶处理热处理工艺 摘要 研究了不同热处理工艺对304奥氏体不锈钢组织和性能的影响。304奥氏体不锈钢试块进行1050℃保温30min固溶处理，分别在水中和在空气中冷却。结果发现得出组织均为单相奥氏体，水中冷却不锈钢硬度更高，说明水冷后获得更大的内应力。原材料进行650℃保温60min敏化处理和800℃保温60min敏化处理，对比得出在800℃保温60min时更容易发生晶间腐蚀。因此，304不锈钢热处理时应避免在敏化温度区间内较高温度停留较长的时间。 奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、含Ni8%—10%、C约0．1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se，等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性、酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0．03%或含Ti、N，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用［1—5］。 304奥氏体不锈钢作为一种用途广泛的钢，具有良好的腐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象，无磁性。用于家庭用品（餐具、橱柜、锅炉、热水器），汽车配件，医疗器具，建材，化学，食品工业，船舶部件。根据不同的要求，其常用的热处理工艺主要有：固溶处理、稳定化处理和去应力处理等［6，7］，由其应用的广泛性，其热处理工艺的研究对生产有很好的指导意义。1实验方法实验原材料为304奥氏体不锈钢（国内牌号为0Cr18Ni9）化学成分为碳≤0．08%，硅≤1．00%，锰≤2．00%，磷≤0．045%，硫0．03%，镍8．0%—10．5%，铬18%—20%。原材料通过热轧而成，切割成直径20mm，高20mm的圆柱体试样。对试样分别在1050℃，保温30min空冷和水冷进行固溶处理，在650℃并保温1h段后空冷和800℃并保温1h空冷至室温，进行敏化处理。对原材料和热处理试样采用洛氏硬度计和金相显微镜进行硬度和金相组织分析。 2实验结果与讨论 2．1原材料夹杂物的测定结果 按照国标《GB/T10561—2005钢中非金属夹杂物含量的测定》实验方法，对原材料非金属夹杂物如图1所示，在100倍下与标准图对比，可以得出原材料含有两类夹杂物。沿轧制方向排成一列为氧化铝类（B类），从粒度粗细和长度可以判断是细系，1．5级。形态比小，成黑色无规则分布的颗粒为球状氧化物类（D类），从粒度和数量可以判断是细系，1．5级。所以测定结果为细系B1．5，细系D1．5。因此，夹杂物等级符合国家标准。 2．2原材料的金相组织及力学性能分析 原材料金相组织如图2所示。浸蚀方法为高氯化铁5g，盐酸10mL，酒精500mL混合液，浸蚀10min。奥氏体晶粒均匀细小，根据《GB/T6394—2002金属平均晶粒度测定法》，晶粒度可评定为5．5级。另外，晶粒中伴有孪晶，黑点为非金属夹杂物。从金相图片可看出此原材料已经经过固溶处理。原材料各种硬度测量如表1所示，硬度分布比较均匀，平均值为HB187左右。 表1原材料各种硬度测量值表