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通过对新型奥氏体不锈钢管00Cr18Ni10N的热处理工艺试验,研究了不同固溶温度、冷却方式和保温时间对其组织性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,00Cr18Ni10N钢晶粒变大,力学性能降低,塑性提高。随着保温时间的延长,拉伸强度、屈服强度和硬度都有所降低,断后伸长率略有提高,冲击韧性和断面收缩率变化并不显著。虽然冷却方式对其力学性能和晶粒大小的影响并不是很明显,但在1050℃淬火,采用水冷可以到达更好的综合性能。因此,00Cr18Ni10N钢采用1050℃固溶、保温1h后水冷的热处理工艺具有良好的组织和强韧性配合。奥氏体不锈钢管是不锈钢管的重要组成部分,产量约占不锈钢管总产量的65%~70%。由于它具有优良的耐腐蚀性,较好的力学性能和加工性能,广泛应用在各个领域。随着工业应用环境更加苛刻,传统奥氏体不锈钢管面临晶间腐蚀问题。不锈钢管晶间腐蚀是由于在一定受热条件下沿晶界析出Cr3C6碳化物,进而引起晶界区域贫铬所致,因而将钢中的碳含量降至溶解度极限以下(C<0.03%)是解决此问题的有效途径。随着冶金工业新技术的发展,发展的00Cr18Ni10N等超低碳奥氏体不锈钢管,因为较低C含量避免了晶间腐蚀现象的发生,其耐晶间腐蚀性能好,在不同温度和浓度的各种强腐蚀介质中均有良好的耐蚀性,冷变形、深冲压、切削性、可焊性都很好,在航空领域的系统部件上得到了应用。
镍对性能的影响镍对奥氏体不锈钢特别是对铬镍奥氏体不锈钢力学性能的影响,主要是由镍对奥氏体稳定性的影响来决定,在不锈钢管中可能发生马氏体转变的镍含量范围内,随着镍含量的增加,钢的强度降低而塑性提高,具有稳定奥氏体组织的铬镍奥氏体不锈钢韧性(包括极低温韧性)非常优良,因而可作为低温钢使用,这是众所周知的,对于具有稳定奥氏体组织的铬锰奥氏体不锈钢,镍的加入可进一步改善其韧性。镍还可显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向,这主要是由于奥氏体稳定性增大,减少以至了冷加工过程中的马氏体转变,同时对奥氏体本身的冷加工硬化作用不太明显,不锈钢冷加工硬化倾向的影响,镍降低奥氏体不锈钢冷加工硬化速率,与降低钢的室温及低温强度,提高塑性的作用,决定了镍含量的提高有利于奥氏体不锈的冷加工成形性能,提高镍含量还可减少以至型铬镍奥氏体不锈钢中的δ铁素体,从而提高其热加工性能,但是,δ铁素体的减少对这些钢种的可焊接性不利会增大焊接热裂纹丝倾向,此外,镍还可显著提高铬锰氮(铬锰镍氮)奥氏体不锈钢的热加工性能,从而显著提高钢的成材率,在奥氏体不锈钢中,镍的加入以及随着镍含量的提高,导致钢的热力学稳定性增加,因此奥氏体不锈钢具有更好的不锈性和耐氧化性介质的性能,且随着镍含量增加,耐还原性介质的性能进一步得到改善.值得指出,镍还是提高奥氏体不锈耐许多介质穿晶型应力腐蚀的 重要元素,在各种酸介质中镍对奥氏体不锈钢耐蚀性能的影响,需要指出,在高温高压水中的一些条件下,镍含量的提高导致钢和合金的晶间型应力腐蚀敏感性增加,但是这种不利作用会由于钢及合金中铬含量的提高而获得减轻或受到抑制.随磁卡奥氏体不锈钢中镍含量的提高,其产生晶间腐蚀的临界碳含量降低,即钢的晶间腐蚀敏感性增加,至于对奥氏体不锈钢耐点腐蚀及缝隙腐蚀的性能,镍的作用并不显著,此外,镍还提高奥氏体不锈钢的高温抗氧化性能,这主要与镍改善了铬的氧化膜的成分,结构和性能降低,并且镍含量越高越有害,这主要是由于钢中晶界处低熔点硫化镍所致。
不同的不锈钢管的切削性能有很大的差异。一般所说不锈钢管的切削性能比其他钢差,是指奥氏体型不锈钢管的切削性能差。这是由于奥氏体不锈钢管的加工硬化严重,导热系数低造成的。为此在切削过程中需使用水性切削冷却液,以减少切削热变形。特别是当焊接时的热处理不好时,无论是怎样提高切削精度,其变形也是不可避免的。其他类型如马氏体型不锈钢管、铁素体型不锈钢管等不锈钢管的切削性能只要不是淬火后进行切削,那么与碳素钢没有太大的不同。但两者均是含碳量越高则切削性能越差。沉淀硬化型不锈钢管由于其不同的组织和处理方法而显示不同的切削性能,但一般来说其切削性能在退火状态下与同一系列及同一强度的马氏体型不锈钢管和奥氏体型不锈钢管相同。 欲改善不锈钢管的切削性能,与碳素钢一样可通过添加硫、铅、铋、硒和碲等元素来实现。其中添加如硫硒和碲等元素可减轻工具的磨损,添加铅和铋等元素可改善切削状态。 虽然添加硫可改善不锈钢管的切削性能,但是由于它是以MnS化合物的形式存在于钢中,所以使得耐蚀性明显下降。为解决这个问题,通常是添加少量的钼或铜。 二、淬透性 对于马氏体铬镍不锈钢管,一般需进行淬火-回火热处理。在这个过程中不同的合金元素及其添加量对淬透性有不同的影响。 对马氏体型不锈钢管进行淬火时是从925-1075℃温度进行急冷。由于相变速度低,因此无论是油冷还是空泠都可得到充分的硬化。同样在必须进行的回火过程中,由于回火条件的不同可得到大范围的不同力学性能。 在马氏体铬不锈钢管中,由于铬的添加可提高铁碳合金的淬透性,因而在需要进行淬火钢中得到广泛的应用。铬的主要作用是可以降低淬火的临界冷却速度,使钢的淬透性得到明显的提高。从C曲线来看,由于铬的添加使奥氏体发生转变的速度减慢,C曲线明显右移。 在马氏体铬镍不锈钢管中,镍的添加可提高钢的淬透性和可淬透性。含铬接近20%的钢中若不添加镍则无淬火能力。添加2%-4%的镍可恢复淬火能力。但其中镍的含量不能过高,否则过高的镍含量不仅会扩大r相区,而且还会降低Ms温度,这样使钢成为单相奥氏体组织也丧失了淬火能力。选择适当的镍含量,可提高马氏体不锈钢管的回火稳定性,并降低回火软化程度。