奥氏体不锈钢和合金固溶处理
一直以来,好多教科书上关于固溶处理的专门介绍都很少,一般都是和退火放在一块。诚然,固溶处理国外就叫annealing也就是退火,但是我感觉奥氏体不不锈钢及合金的固溶处理很重要,不能以常规的退火处理的思维来看待。固溶处理作用有以下几点:
1. 固溶,顾名思义,通过热处理的方式,将合金元素重新溶解到钢或合金的基体中,这和退火作用很像,退火也有扩散退火。为什么固溶要快冷,就是防止已经融入基体中的合金元素再次偏聚析出,例如众所周知的M23C6碳化物;
2. 软化,合金元素重新弥散分布,这似乎有点弥散强化的味道,但是固溶确实是个软化的过程,固溶作为所有奥氏体不锈钢特别是耐热、耐蚀等特殊钢而言,是必经的一个过程,每道冷加工工序后面几乎都有固溶处理(或者稳定化处理),用来释放加工硬化产生的内应力;
3. 晶粒度控制,类似于再结晶退火,其实固溶就是再结晶过程啊……晶核的产生→晶粒的长大→原晶界的溶解→新晶粒的持续长大,晶粒度对材料性能的影响不可谓不重要;
固溶处理其他具体功效请各位自行脑补……
影响固溶效果的因素我觉得有以下几点:
1. 合金元素含量及基体过饱和度,意思就是不同的材质有不尽相同的最佳固溶温度;
2. 加工变形量,一般的,变形量大了,位错密度加大,越有利于新的晶核的产生;
3. 温度和时长,动力学因素;
制定一个固溶工艺可以从以下几点着手:
1. 合金中第二相的溶解温度,例如M23C6碳化物和σ相完全溶解温度约为930℃;
2. 合金元素含量,特别是Mo、Ti、Nb等元素,有这些元素的存在,意味着位错更难运动,也就意味着不容易被软化;
3. 目标,一般场合使用的钢,会要求晶粒细一点比较好,这时可以考虑在下限温度进行固溶,其他如锅炉钢或合金、核电用管管材,会要求较粗的晶粒,这时就会取上限固溶温度。
4. 固溶前组织状态。
以上只是简单的介绍了,对于行家来说未免班门弄斧,但未涉及此工艺的还是可以了解了解的。
当然,我也有我的困惑,我做过一些Fe-Ni基合金如800H、825的固溶处理,发现固溶温度和时长的变化对晶粒度影响甚微,有时候时间长了晶粒还变细了。这令我百思不得其解。
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