奥氏体不锈钢的锻件
1. 概述
不锈钢(Stainless Steel)是不锈耐酸钢的简称,耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢;一般奥氏体不锈钢的碳含量小于0.25%,铬含量17~18%,镍含量8%-18%。通常情况下,奥氏体不锈钢通常在固溶状态下使用,具有最佳的塑性、韧性、良好的加工成型性及良好的耐腐蚀和抗氧化性。
2. 锻造温度选择及加热要求
(1)变形温度选择
奥氏体不锈钢的锻造加热温度受高温铁素体(α-相)形成温度的限制,加热温度过高,α-相铁素体的量会显著增多,使钢塑性降低,塑性变形不均匀,在两相界面产生裂纹。因此奥氏体不锈钢的始锻温度一般控制在1150℃-1200℃。
为防止组织中因洗出碳化物使变形抗力增加,产生锻造裂纹。所以终锻温度不应太低,一般不低于850℃。
(2)加热要求:
不锈钢导热性差,加热时要严格按照温度和速度进行:800℃以下缓慢加热(0.3-0.5mm/min),到920℃后可快速加热。
锻件在高温区的停留时间不宜,否则易造成严重过氧化、元素贫化和晶粒粗化,一般不少于10-20min。
3.奥氏体不锈钢锻造要点
(1)钢锭锻造时,开始轻压,当变形量达到30%后才能重压。锻造时,应单向送进,避免在一处重复压制,以防止出现中心十字裂纹。
(2)钢锭锻造比采用4-6,钢坯取2-4,视原材料晶粒度而定。奥氏体不锈钢晶粒度大小对钢的耐蚀性有很大影响。为获得晶粒并充分焊合中心区的微裂纹和孔隙,应保证最有一火有足够大的锻造比,变形量应大于再结晶临界变形程度,变形量一般应大于12-20%。
(3)变形过程中要求变形均匀,以得到较均匀的晶粒组织,圆饼锻件可考虑下列措施:
A. 采用光滑的平台和砧面,必要时润滑
B.平台和砧面预热到150℃-450℃
C.饼坯两端加低碳钢垫板;
D.采用叠锻;
E.变形时采用简洁压缩;
F.包套镦粗
(4)奥氏体不锈钢冷缩率大。锻件最终成形时,应考虑较大的收缩率(1.5-1.7%),避免锻件在冷却后因尺寸不足造成废品。
(5)锻件温度应在850℃以上切边(冷锻件应预热到900-950℃再切边)。
4.断后冷却
为避免奥氏体不锈钢沿晶界析出Cr23C6而增加晶间腐蚀倾向,所以要求锻后快冷。尤其在奥氏体敏化温度范围(480-815℃),在此区间不得停留,必须快冷。
奥氏体不锈钢锻后空冷、坑冷、砂冷均可。
5.变形后续工序
(1)为使锻造和空冷过程中析出的碳化物重新溶入奥氏体,得到均匀单一的常温奥氏体组织,减轻晶间腐蚀敏感性,因此锻后应进行固溶处理,即在1020-1050℃加热保温,然后水冷。为防止晶粒长大,加热温度不宜过高,保温时间不宜过长。
(2)含Ti Nb的奥氏体钢,固溶后再进行稳定化处理。即将钢加热到850-880℃保温空冷,此时Cr23C6溶解,TiC不完全溶解,且在冷却过程中充分析出,从而降低Cr23C6的含量,降低晶间腐蚀倾向。
(3)对经冷加工和焊接后的锻件,为消除残余应力,要进行去应力退火。
A.不含Ti Nb的奥氏体不锈钢:加热温度不低于850℃,然后缓冷,消除应力,可减轻晶间腐蚀倾向,并提高抗应力腐蚀能力。
B. 对超低碳和含Ti,Nb的奥氏体不锈钢,加热温度不低于850℃,然后缓冷,消除应力,可减轻晶间腐蚀倾向,并提高抗应力腐蚀能力。
(4)奥氏体不锈钢还往往经冷变形后使用,只要按“固溶处理-冷变形-敏化处理”工序进行,就可获得优异的抗应力腐蚀和抗晶间腐蚀性能。
(5)为消除表面氧化皮和缺陷,采用先酸洗再喷砂或滚筒抛光在酸洗。