H:\精品資料\建筑精品網原稿ok（刪除公文）\建筑精品網5未上傳百度畢業設計(論文)中文摘要摘要奧氏體不銹鋼,是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni8%~10%、C約0.1%時,具有穩定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性,但強度較低,不可能經過相變使之強化,僅能經過冷加工進行強化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,則具有良好的易切削性。本論文主要對奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti熱處理過程及其耐蝕性的研究,包括鍛造、預先熱處理、固溶處理、穩定化處理等材料成型的完整的熱處理過程的介紹。而且本文還對不銹鋼1Cr18Ni9Ti耐蝕性的原因,怎樣做才能使其更具耐蝕性等等問題都做了一些介紹。不銹鋼熱處理過程中所用到的真空熱處理爐,其結構、特性相當復雜,本文也對真空熱處理爐做了一些介紹,用真空熱處理爐做的不銹鋼,能夠防止不銹鋼氧化脫碳保證工件的表面質量和機械性能。本文還對不銹鋼1Cr18Ni9Ti的化學熱處理、表面處理進行了一些介紹,表出面處理使其性能有更大的提高。最后文章對不銹鋼熱處理后的檢驗也做了介紹,主要為金相、力學性能等方面的檢驗。關鍵詞:奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti固溶處理穩定化處理耐蝕性畢業設計(論文)中文摘要Title:1Cr18Ni9TiheattreatmentprocessandcorrosionresistanceofAbstract:Austeniticstainlesssteelatroomtemperature,referstowithaustenitestainlesssteel.SteelcontainingCr18%,Ni8%~10%,Capproximately0.1%,withastableaustenite.Austeniticchromiumnickelstainlesssteelincludingtheprestigious18Cr-8NisteelandonthebasisofincreasedCr,NicontentandaddingMo,Cu,Si,Nb,TiandotherelementsofdevelopmentofhighCr-Niseriessteel.Austeniticstainlesssteelnon-magneticandhashightoughnessandplasticity,butitsstrengthislow,notpossiblethroughphasechangetointensive,canonlythroughthecoldhardening,suchastheaccessiontotheS,Ca,Se,Teandotherelements,ithasgoodcuttingperformance.Thisthesismainlyonausteniticstainlesssteel1Cr18Ni9Tiheattreatmentprocessandcorrosionresistanceofthefilm,includingthepreliminaryheattreatment,forging,solidsolutiontreatment,stabilizedmaterialformingacompleteheattreatmentprocessareintroduced.Andthispaperalsostainlesssteel1Cr18Ni9Ticorrosionreason,whatcanIdotomakeitmorecorrosionresistanceandsoonhavemadesomeintroduction.Stainlesssteelheattreatmentprocessusedinthevacuumheattreatmentfurnace,itsstructure,propertiesarecomplicated,thisarticlealsotothevacuumheattreatmentfurnacewereintroduced,withthevacuumheattreatmentKeywords:Austeniticstainlessstee1Cr18Ni9TiSolidsolutiontreatmentStabilizingtreatmentCorrosionresistance目錄1緒論 41.1不銹鋼的歷史起源及分類 51.1.1鐵素體不銹鋼 61.1.2馬氏體不銹鋼 61.1.3奧氏體不銹鋼 61.2不銹鋼的應用及工作環境 71.2.1不銹鋼在建筑業中的應用 71.2.2不銹鋼在海洋裝置上的應用 81.3國內外不銹鋼的發展情況 101.3.1彩色不銹鋼 101.3.2日本廢不銹鋼利用 121.3.3國內外不銹鋼焊條使用現狀 121.4本論文的目的與意義 142.奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的熱處理工藝過程 152.1奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的冶煉研究及鍛造處理 152.1.11Cr18Ni9Ti的凝固行為 152.1.21Cr18Ni9Ti的鍛造處理 192.2奧氏體不銹鋼熱處理設備—真空熱處理爐 202.2.1真空熱處理爐概述 202.2.2真空熱處理爐設計 232.3奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的固溶處理與穩定化處理 272.3.1奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的固溶處理 272.3.2奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的穩定化處理 292.3.3奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的化學熱處理 332.3全腐蝕試驗 362.4晶間腐蝕試驗 373奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的抗蝕性處理 393.1造成不銹鋼腐蝕的原因及機理 393.2奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti常見的抗蝕熱處理方式 403.3固溶處理與穩定化處理對耐蝕性能的影響 413.4討論與結論 434奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti熱處理后檢驗 444.1試驗方法與結果 444.2結果分析 454.3小結 475 結論 48致謝 49參考文獻 501緒論奧氏體不銹鋼19在德國問世,在不銹鋼中一直扮演著最重要的角色,其生產量和使用量約占不銹鋼總產量及用量的70%鋼號也最多,當今中國常見奧氏體不銹鋼的牌號就有40多個,最常見的就是18-8型。奧氏體不銹鋼,是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni8%~10%、C約0.1%時,具有穩定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性,但強度較低,不可能經過相變使之強化,僅能經過冷加工進行強化,如加入S,Ca,Se,Te等元素,則具有良好的易切削性。此類鋼除耐氧化性酸介質腐蝕外,如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼濃硝酸具有良好的耐蝕性。由于奧氏體不銹鋼具有全面的和良好的綜合性能,在各行各業中獲得了廣泛的應用。奧氏體不銹鋼生產工藝性能良好,特別是鉻鎳奧氏體不銹鋼,采用生產特殊鋼的常規手段能夠順利地生產出各種常見規格的板、管、帶、絲、棒材以及鍛件和鑄件。由于合金元素(特別是鉻)含量高而碳含量又低,多采用電弧爐加氬氧脫碳(AOD)或真空脫氧脫碳(VOD)法大批量生產這類不銹鋼材,對于高級牌號的小批量產品可采用真空或非真空非感應爐冶煉,必要時加電渣重熔。鉻鎳奧氏體不銹鋼優良的熱塑性使其易于施以鍛造、軋制、熱穿孔和擠壓等熱加工,鋼錠加熱溫度為1150～1260℃,變形溫度范圍一般為900～1150℃,含銅、氮以及用鈦、鈮穩定化的鋼種偏靠低溫,而高鉻、鉬鋼種偏靠高溫。由于導熱差,保溫時間應較長。熱加工后工件空冷即可。鉻錳奧氏體不。銹鋼熱裂紋敏感性較強,鋼錠開坯時要小變形、多道次,鍛件宜堆冷。能夠進行冷軋、冷拔和旋壓等冷加工工藝和沖壓、彎曲、卷邊與折疊等成形操作。鉻鎳奧氏體不銹鋼加工硬化傾向較鉻錳鋼弱,一次退火后冷變形量能夠達到70%～90%,但鉻錳奧氏體不銹鋼由于變形抗力大,加工硬化傾向強,應增加中間軟化退火次數。一般中間軟化退火處理為1050～1100℃水冷。奧氏體不銹鋼也可生產鑄件。為了提高鋼液的流動性,改進鑄造性能,鑄造鋼種合金成分應有所調整:提高硅含量,放寬鉻、鎳含量的區間,并提高雜質元素硫的含量上限。奧氏體不銹鋼使用前應進行固溶處理,以便最大限度地將鋼中的碳化物等各種析出相固溶到奧氏體基體中,同時也使組織均勻化及消除應力,從而保證優良的耐蝕性和力學性能。正確的固溶處理制度為1050～1150℃加熱后水冷(細薄件也可空冷)。固溶處理溫度視鋼的合金化程度而定:無鉬或低鉬鋼種應較低(≤1100℃),而更高合金化的牌號如00Cr20Ni18Mo-6CuN、00Cr25Ni22Mo2N等宜較高(1080～1150℃)。生產中廣泛采用先進技術,如爐外精煉率達到95%以上,連鑄比超過80%,高速軋機和精、快鍛機等普遍推廣。特別是在冶煉和加工過程中實現電子計算機控制,保證了產品質量和性能的可靠和穩定。1.1不銹鋼的歷史起源及分類不銹鋼的創造和使用,要追溯到第一次世界大戰時期。英國科學家布享利·布雷爾利受英國政府軍部兵工廠委托,研究武器的改進工作。那時,士兵用的步槍槍膛極易磨損,布雷爾利想創造一種不易磨損的合金鋼。布雷爾利創造的不銹鋼于19取得英國專利權并開始大量生產,至此,從垃圾堆中偶然發現的不銹鋼便風靡全球,亨利布雷爾利也被譽為”不銹鋼之父”。不銹鋼不易產生腐蝕、點蝕、銹蝕或磨損。不銹鋼還是建筑用金屬材料中強度最高的材料之一。由于不銹鋼具有良好的耐腐蝕性,因此它能使結構部件永久地保持工程設計的完整性。含鉻不銹鋼還集機械強度和高延伸性于一身,易于部件的加工制造,可滿足建筑師和結構設計人員的需要。不銹鋼的分類:馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼及沉淀硬化不銹鋼等。另外,可按成分分為:鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。在這里主要介紹前四種常見的不銹鋼,其中最常見的是奧氏體不銹鋼[1]。1.1.1鐵素體不銹鋼含鉻12%-30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高,耐氯化物應力腐蝕性能優于其它種類不銹鋼。屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25,Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不銹鋼因為含鉻量高,耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好,但機械性能與工藝性能較差,多用于受力不大的耐酸結構及作抗氧化鋼使用。這類鋼能抵抗大氣、硝酸及鹽水溶液的腐蝕,并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數小等特點,用于硝酸及食品工廠設備,也可制作在高溫下工作的零件,如燃氣輪機零件等。1.1.2馬氏體不銹鋼強度高,但塑性和可焊性較差。馬氏體不銹鋼的常見牌號有1Cr13、3Cr13等,因含碳較高,故具有較高的強度、硬度和耐磨性,但耐蝕性稍差,用于力學性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上,如彈簧、汽輪機葉片、水壓機閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。1.1.3奧氏體不銹鋼含鉻大于18%,還含有8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好,可耐多種介質腐蝕。奧氏體不銹鋼的常見牌號有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9鋼的含碳量小于0.08%,鋼號中標記為0。這類鋼中含有大量的Ni和Cr,使鋼在室溫下呈奧氏體狀態。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性和耐蝕性能,在氧化性和還原性介質中耐蝕性均較好,用來制作耐酸設備,如耐蝕容器及設備襯里、輸送管道、耐硝酸的設備零件等。奧氏體不銹鋼一般采用固溶處理,即將鋼加熱至1050-1150℃,然后水冷,以獲得單相奧氏體組織。1.2不銹鋼的應用及工作環境1.2.1不銹鋼在建筑業中的應用近年來,應用不銹鋼作為建筑材料正日益廣泛。使用越來越廣泛有著多方面的原因,其中包括對材料更好的了解、企圖更新某些設計,設想生產出一種既耐久又無需維護的結構材料等。早期,不銹鋼用于建筑方面只局限在某些場合,即在過去認為沒有適當材料的場合建筑師們正在尋求一種有特殊作用的新材料。實際上許多這樣的場合,不銹鋼已長期被使用而其效果已經經過長期不斷地對不銹鋼的沖刷作用,使生產廠家相信不銹鋼材料用于室外場合甚至在高腐蝕性氣體的條件下也不腐蝕。由于不銹鋼具有耐用和幾乎無需要維護表面這兩種特性,促使人們較以往任何時候都更加重視其應用。大多數建筑材料的價格都在一定比例迅速上漲,而有許多材料的漲價又遠遠超過不銹鋼材料。為保養和維持建筑物內外結構處于良好狀態的費用更加猛漲得驚人。今天的建筑師必須認真地考慮建筑物的全部情況。如果建筑物長年需要更換或維修,那么建筑師的設計是失敗的。近年來,游泳池的墻壁已采用不銹鋼。長期以來采用的主要材料混凝土需要每年修補和涂刷,特別是在北方地區．用碳鋼并加涂層建造的游泳池每年也需要大面積的擦洗和涂刷,上述兩者都增加了游泳池一筆可觀的使用開支。當游泳池采用不銹鋼材料(304型,2B光潔度)做側壁時,擦洗就很簡單,只需用水和肥皂便能很快洗凈。現在的游泳池常常采用不銹鋼槽壁和混壓土池底,池底用混凝土主要是為了防滑。某些建筑物的墻壁用304型,8級鏡面拋光的不銹鋼作材料。互相連接的不銹鋼板都經過拋光和著色打磨使墻壁具有一致的色凋和反光性。為了防止油垢,大面積的不銹鋼板的露出部分(茸腳)安裝在由使鍍鋅板和壓縮板組成的厚夾層中。拋光的不銹鋼板用環氧樹脂作粘結劑與鍍鋅鋼板連接固定。由干不銹鋼能得到很軟的性能,使它右可能用來作屋頂覆蓋層材料。正是因為這種材料容易成形,耐用美觀,故許多建筑師選用不銹鋼不但單純把它作為一種保護層,而是作為總體設計的組成部分。某些建筑物(室內滑冰場管)用不銹鋼材料建造永平重疊層的屋頂,不但使該建筑從設計的觀點上美觀大方,而且由于不銹鋼表面的反光作用,使室內滑冰季節得以延長而兔去承擔不合理的投資。對于某些特殊結構,往往由于應用不銹鋼使許多難題得到解決。比如有一座汽車庫,設計時要求停車庫對停放汽車不但要有保護作用且對排出氣體具有良好通風作用;同時還能使一定程度的陽光進入車庫,選材既經久耐用又無需保養。為滿足上述要求,設計者選用(15×25cm)201型不銹鋼格板,將格板固定在垂直柱子上,使內外交錯造成重疊布局．為增強建筑設汁效果,交錯的外格板上采用浮面光潔度,外圍的成行柱格板采用普通2B光潔度,所有里面的格板均為2D光潔度。這種交借變化的格局使車庫具有一個生動的外觀。對于一座建筑物的屋頂結構,其使用壽命和外觀應同樣重視。在機場的餐廳,為了使屋頂美觀,排氣風扇都用不銹鋼板遮蓋。在選擇遮蓋材料時,還特別強調了材料的不反光性。所選用的村料為304型不銹鋼,粗拋光,低反射性,6級光潔度。對于光沽度的選擇要特別注意到特別由于發出眩光,防礙飛行員在到達目的地著陸時的視線。辦公大廳的內外建筑給構中都采用了不銹鋼材料。其建筑措施采用不銹鋼作幕墻。建筑入口處的柱列都包上不銹鋼板,建筑物正面所有窗戶的凈化裝置也都途蓋上不銹鋼。辦公大廈休息廳上面的無花板是由帶有浮雕的不銹鋼板組成。利用陽模和陰模沖制不銹鋼薄板上的浮凸部分。不銹鋼不但使用壽命長,而且是制作俘凸給構的好材料,這樣能夠加強建筑物的造型美,故往往是廣場的主要標志。不銹鋼作為主要材料用于室外藝末建筑的另一例子是矗立在河畔上有名的拱橋。1.2.2不銹鋼在海洋裝置上的應用各種不同類型的不銹鋼正在日益廣泛和成功地用于各種不同的海洋環境中。必須指出,在海水中不銹鋼要長期免于腐蝕需要復雜的防腐工程技術和大量投資。奧氏體和馬氏體不銹鋼很久以來就用于航海動力裝置上的過熱器管道以及透平機葉片。在這些裝置中要保持低氯化物含量是很不容易的,因為航海動力裝置的應用技術與一般發電裝置的基本原理并無差別。不銹鋼也正在用于遠洋商船上的大容量化學容器,其使用情況在某些方面與陸地化工廠的使用條件截然不同。大多數不銹鋼牌號在海洋條件下應用都能得到滿意的結果,但不同牌號則對應力腐蝕開裂表現敏感。以410型為代表的馬氏體鋼和430型為代表的鐵素體鋼,在海洋條件下,數月內便會生銹。這種均勻銹蝕可經過機械打磨加以去除。比較受歡迎的不銹鋼是奧氏體不銹鋼,因為它的抗銹蝕能力較強(但由于應力腐蝕開裂則例外)。隨著時間遷移,奧氏體不銹鋼也會發黑。如果由于美觀或其它方面的原因,這種發黑也能夠經過打磨去除。不銹鋼在海水中很少會產生均勻銹燭,因此在實際使用中可不必擔心。推進器海洋上的拖輪和其它船只上的推進器可由鑄造不銹鋼CF－8(相當干304型不銹鋼)制成。當船只不航行時,從推進器主軸經過軸承到船體,構成一個導電的金屬回路。相當于成分為410型不銹鋼的鑄造推進器也經常披選用,并在其它方面得到廣泛應用如用于破冰船等。近代不銹鋼技術的發展,已開始采用復相奧氏體－鐵素體不銹鋼20Cr－8Ni－3.5Mo來鑄造遠洋巨輪上大型推進器(重達3000kg)。經常在港口工作的船只,特別容易遇到海面上的原木或其它浮體而加速推進器的損壞。因此,采用奧氏體不銹鋼制作推進器能經過矯直或焊接的辦法而得到修復,這是選材上一個值得重視的問題。泵早已觀察到離心泵在海水工作的條件下,如采用不銹鋼構件,則能顯示出一定的可靠性。在保持流動的海水中,采用CF—8M鑄造不銹鋼葉輪(其成分相當于316型不銹鋼)以及用316型不銹鋼作主軸,能夠不出任何問題。當水泵停止工作時,縫隙腐蝕和點腐蝕很可能就成為嚴重問題。但如果來用較為活潑而又易銹的鑄鐵制造一個壁厚相當大的泵箱時,則鑄鐵在停機時間能起到陰極保護作用。當泵工作時,鑄鐵箱的陰極保護作用下一定能使下銹鋼極化,但流動的水維待了陰極保護作用。另外,長期工作的泵可能由于交替使用,既有時海水更換成淡水而起到防護作用。散裝容器不銹鋼一直被用來作為貨運中的散袋容器,用以裝載液化天然氣體(LNG),化學藥品、飲料等。貨運中盛LNG的容器習慣采用304L型不銹鋼,其目的不是為了耐腐蝕而是考慮到在低溫狀態下的機械性能。對于海運化學制品的容器,采用不銹鋼的目的主要是考慮到它的耐腐蝕性,這與陸地化學制品的儲運是不同的。如果船只屬于一般不定期貨輪,則運載化學制品的容器也能夠運輸任何物品,從醋酸、糟漿到二甲苯。一般都用316L型不銹鋼作閥門、貨運泵、管遭、加熱盤管以及容器本身。容器能夠由整體不銹鋼組成或用碳鋼包復上一層1.5～2.0mm的不銹鋼板制成。在使用之前,必須進行細致的檢查板材是否有缺陷并進行徹底的清潔處理和鈍化處理。實驗表明裝有化學制品的客器允許用海水進行沖洗,但隨后必煩很快用淡水沖洗。對于在容器內的任何不銹鋼加熱裝置,當氯化物未徹底沖刷掉以前,切莫啟動以防產生應力腐蝕開裂。化學制品容器設計時,不應考慮用來盛海水因為這樣做會導－致產生縫隙腐蝕的危險。如果設計方案中規定非用來盛海水不可,那么就必須考慮采取陰極保護系統以控制縫隙腐蝕的發展。在這種情況下,不銹鋼容器可能會產生難以去除的石灰質沉積物,這是一個值得重視的問題。熱交換器強迫水循環系統的冷卻器和電站蒸汽冷凝器已廣泛采用奧氏體不銹鋼管道,后者的進水口因高度污染而不宜采用銅合金材料。比較受歡迎的好材料為316型不銹鋼。在海岸和港灣地區,大量外來的團塊和淤泥進入冷凝器管道,特別容易造成嚴重障礙,這種情況必須采取措施加以排除。一種合理的措施就是采用橡膠球循環經過管道中,由于橡膠球能產生擠壓作用從而清理了管壁。當海水的流動速度大約為1m/s時,便能夠防止海洋有機類雜物被吸入,從而保怔了冷凝器管道免于產生點腐蝕。不同于其它有色合金,采用不銹鋼作冷凝器的管道則不受最大流速的限制,但卻與整個泵裝置的經濟效果有關。1.3國內外不銹鋼的發展情況國內外不銹鋼發展主要在一些方面,如彩色不銹鋼、不銹鋼精煉劑、廢不銹鋼的處理及不銹鋼焊條的發展:1.3.1彩色不銹鋼不銹鋼著色技術起源于英國伯明翰國際鎳公司歐洲研究開發中心,第一項不銹鋼著色技術主要是把不銹鋼著成黑色,并取得專利;1939～1941年,又相繼提出了三個專利,這些專利報導了在硫酸和鉻鹽溶液中,使不銹鋼著成黑色、深藍、青銅、黃色和巧克力色等多種顏色的方法,以及加速著色反應,提高染色膜光澤,使著色膜硬化的方法等,由于種種缺陷,這些方法一直未能被推廣應用,直到1972年,英國歐洲有限公司(國際鎳公司)創造了著名的因科法(INCO),不銹鋼著色技術才開始進入大規模商品化生產,1973年英國不銹鋼設備服務公司建立了第一個不銹鋼染色的中間工廠,1978年該公司建設有年產60萬平方英尺的黑色不銹鋼工廠,1980年克寧公司建設有年產100萬平方英尺的彩色不銹鋼工廠。當前該專利已在英、美、日、德、意、法、澳大利亞等幾十家公司采用。彩色不銹鋼具有色彩鮮艷、耐紫外線照射、耐磨、耐蝕、耐熱和加工性能良好等突出優點,在國外已廣泛應用于航天、航空、原子能、軍事、海洋、輕工、建筑、太陽能利用和日用等領域之中。

(2)國內及佛山恒誠信彩色不銹鋼開發情況:中國不銹鋼著色技術的研究起步也較早,1937年《上海輕工業第六冊》翻譯介紹了T.E歐文斯的”不銹鋼著色新工藝”,1958年2月趙振才翻譯并出版了前蘇聯巴赫瓦洛夫等人所著的《電鍍工業手冊》一書,20世紀80年代以后國內幾十個單位也對不銹鋼著色進行了多年的研究,報道了試驗與研究的成果。國內外彩色不銹鋼著色技術的研究與應用,在1972年以前處于試驗研究階段,1972年開始進入工業生產,但同時又由于在著色膜的性能、顏色控制、環境影響等方面的不足,依然在進行研究改進。而在國內由于種種原因的限制,如不銹鋼材價格高,國產不銹鋼材質較差,計算機水平比國外落后,著色工藝技術不成熟等,導致不銹鋼著色技術與生產發展緩慢。

佛山恒誠信彩色不銹鋼板材廠位于國際知名不銹鋼市場—佛山。擁有先進的離子真空鍍膜設備及一流的不銹鋼表面處理專家,主營各種不銹鋼板材工程制品及酒店用品的表面處理和著色,產品主要有彩色不銹鋼板(彩色不銹鋼蝕刻板、彩色不銹鋼噴砂板、彩色不銹鋼壓花板等),主要色彩:寶石藍、鈦金、鋯金、古銅金、黑金、玫瑰金、七彩、香擯金,提供專業在不銹鋼表面著色處理帶顧問。

自立項之初即規劃年產量在50～80噸,投產十幾年來,生產經營欣欣向榮產量穩步上升,已于日前突破年產量2.5萬噸大關。在生產經營的同時,還具備很強的自主研發能力,現在擁有的全國唯一一條最大鍍色爐就是與北京某知名設備公司自主研發并生產安裝的,由于整臺機器都是自主研發,因此技術人員對于機器的性能與特質相當的了解。產品嚴格遵守國際標準環保和法規,充分保證彩色不銹鋼板有利于防腐及環保的根本需求,且產品具有優質、安全、裝飾效果強的高度價值。彩色不銹鋼板廣泛應用于酒店裝飾、KTV裝飾、櫥柜裝飾等領域。1.3.2日本廢不銹鋼利用日本川崎地區在4月中下旬分2次對韓國不銹鋼廠總計出口1200噸鎳價廢不銹鋼,每次600噸,這是首次從關東地區如此大批量的出口鎳基廢不銹鋼。關東地區有2個不銹鋼廠,分別是NipponYakinKogyo公司的川崎廠和JFE公司的千葉廠。千葉廠鉻基不銹鋼產量占其總產量的90%,因此千葉廠主要消耗的是鉻基廢不銹鋼,鎳基廢不銹鋼的需求量很有限。川崎廠鎳基不銹鋼的產量占其總產量的98%,但NipponYakinKogyo公司現在開始提高鎳基高功能材料的產量,因此,川崎廠對鎳基廢不銹鋼的需求量在逐漸減少,在此情況下,川崎廠的廢不銹鋼分銷商為增加銷路,決定對韓國出口鎳基廢不銹鋼。關東地區也是日本最大的鎳基廢不銹鋼生產基地,估計每月的產量大約為2萬噸,占日本廢不銹鋼產量的40%。據日本財務省統計,1~12月份,日本川崎港廢不銹鋼的出口量為8112噸,其中有7526噸出口至韓國,但鉻基不銹鋼占了很大比例。據了解,此次大量出口韓國的廢料已全部運抵韓國的昌原特殊鋼公司。與普廢鋼的出口時間相比,日本廢不銹鋼的出口時間晚了,真正開始規模出口是從開始。當前日本對韓國的廢不銹鋼出口基地主要有三個港口,它們是:北九州、SakaiSemboku和Onahama。但生產大量鎳基廢不銹鋼的關東地區也參與到了廢不銹鋼的出口行列之中。1.3.3國內外不銹鋼焊條使用現狀不銹鋼是指含鉻大于12%的鋼種。不銹鋼自19創造以來取得迅猛發展,至今全球仍以每年3—5%的速度遞增。全世界不銹鋼的消費總量達3500萬。中國正處于不銹鋼生產和消費應用的高速增長期,已廣泛應用于石油、化工、輕工、食品、釀酒、制藥、家電、水電、機械、建筑、市政和各種民用器具中。1990年中國不銹鋼消費量為26萬噸,1999年為153萬噸,為173萬噸,為225萬噸,不銹鋼消費量達到447萬噸左右,居全世界第一位,預計不銹鋼消費量將達到600萬噸以上,其中鉻鎳奧氏體不銹鋼的消費量占不銹鋼總消費量的75%—80%。中國從五十年代開始研制和生產不銹鋼焊條,1997年中國不銹鋼焊條的總產量為7000多噸。近年來中國不銹鋼的消費量快速增長,國產不銹鋼焊條已超過35000噸,預計國產不銹鋼焊條將達50000噸左右。自五十年代開始研制的不銹鋼焊條,主要是沿襲原蘇聯的鈦鈣渣系及原料體系,它具有成本低,易壓涂,抗氣孔好,機械性能好等優點,但與歐洲名牌同類不銹鋼焊條相比焊條發紅嚴重、飛濺大、脫渣及成形差、焊接效率低、浪費大、因此自七十年代中期到八十年代前期,針對國內進口的瑞典AVESTA公司綠P5焊條國內一些科研院校與焊條生產企業共同合作,就不銹鋼焊條藥皮發紅脫落原因及解決途徑進行了研究,如哈焊所與天津電焊條廠、甘肅工大與蘭洲長虹電焊條下、太原工學院與山西機床廠等。到八十年代,上述幾家論文相繼發表后,人們一方面認為她們的研究工作很有意義,獲得很多進展;另一方面經對這幾家研制的焊條實際測試后,也認為仍與國外產品存在明顯差距,但從那時起,國內這方面的研究工作就處于踏步不前的狀況,從80年代前期到九十年代前期的十年間因內尚無有份量的不銹鋼焊條研究文獻。從九十年代初期開始,國內不銹鋼焊條研究漸趨活躍。先是太原工大王寶、孫咸等人在前期工作的基礎上研究了不銹鋼焊條工藝設計的基本原則和途徑,在不銹鋼焊條設計理論上取得了重要突破,并因此獲得國家科技進步二等獎;后是冶金部建筑研究總院唐伯鋼在九十年代中期消化吸收國外的先進技術,成功完成國產不銹鋼新型焊條的系列化改進提高,并成功興辦北京金威焊材有限公司,做到理論與實踐的完美結合,自1994年始生產至今,其不銹鋼焊條生產已達年產3000噸以上。九十年代后期到本世紀初期,國內不銹鋼焊條研究如雨后春筍般集中開展,雖就其水平本身未超過上述兩家現有水平,但對于活躍學術氣氛,加強學習交流仍有益處。國外不銹鋼的工業化生產始于二十年代初期,隨后出現相應的不銹鋼焊條,成熟的不銹鋼焊條產品出現于1965年左右,以歐洲國家為代表,特別是西歐的瑞典,人口僅800萬左右,且集中產生了ESAB、AVESTA和SANDVIK等世界級的不銹鋼焊材企業,其中AVESTA的野牛牌不銹鋼焊條更是世界不銹鋼焊條的典范。日本、臺灣及有南亞國家的不銹鋼焊條其技術根基在歐洲。1.4本論文的目的與意義本文主要介紹了奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的熱處理,不銹鋼,特別是奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti它能應用于其它鋼不能應用的地方,而且應用的范圍很廣,這就是我們研究它的原因。熱處理過程會發生一系列的問題,如由于固溶溫度過低,或者保溫時間過短,還有淬水速度過慢都會引起合金元素不能完全融入鋼的機體中,或者不能均勻的融入機體中。固溶處理同樣會是工件變形,該怎樣避免,出現了該怎么樣矯直,好多問題值得考慮。還有穩定化處理有什么效果,合金元素在不銹鋼中是否僅僅是起到產生鈍化膜的作用,好多問題等著去解答。希望經過此論文的書寫,借此論文的機會,以寫論文的形式去讓我對不銹鋼有個更徹底的了解,為今后工作做一個鋪墊,希望在今后的學習過程中能在不銹鋼熱處理方面能盡自己的一份力,爭取能取得一定的成績。2.奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的熱處理工藝過程2.1奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的冶煉研究及鍛造處理2.1.11Cr18Ni9Ti的凝固行為奧氏體不銹鋼是一種復雜的多元多相合金。其凝固組織包含各種形態的奧氏體一鐵素體混合組織,這些凝固組織不但受化學成分和凝固過程的影響,而且與后續的固態相變密切相關。如圖2.1為含鐵70%wt.%的Fe-Cr-Ni三元相圖垂直截面圖,在相圖的高溫段存在著L+S+Y三相區,此三相區內的凝固行為對最終凝固組織起著至關重要的作用,正因為這個三相區的存在也產生了復雜的凝固過程,一般認為隨著Cr當量和Ni當量的比例變化有F型、FA型、AF型、A型四種凝固方式[2]。鉻鎳偽二元相圖中凝固模式的相對位置及其凝固組織與溶質偏析的關系,認為隨著鉻鎳比的增加,鐵素體形貌從共晶狀轉變為骨架狀,然后再轉變為板條狀。一般認為奧氏體不銹鋼在三相區內首先發生的是包晶反應,然后轉變為共晶反應:骨架狀鐵素體的產生源自于先析出鐵素體,奧氏體在鐵素體和液相界面上形成長大,然后鐵素體和奧氏體界面按照先析出鐵素體的界面推進,鐵素體同時也經過固態相變轉變為奧氏體,最終留下的鐵素體位于先析出鐵素體的中心位置。圖2.1含鐵70%Wt.%的Fe-Cr-Ni三元相圖垂直截面圖對于奧氏體凝固行為的研究人們比較關心的問題有兩個,一是凝固模式與凝固條件的關系,二是鐵素體的殘留量。因為不銹鋼是一種多元復雜合金,合金元素眾多,研究起來比較復雜,一般人們把不同類型的元素折算為Cr當量和Ni當量,從而簡化應用Fe-Cr-Ni三元合金相圖來研究這些問題。奧氏體不銹鋼中,不同的元素對鐵素體和奧氏體的形成有著不同的作用:以Cr為代表的為鐵素體穩定元素,促進鐵素體的形成,這類元素主要包括Cr,Mo,Si,Ti,V,W等;以Ni為代表的為奧氏體穩定元素,促進奧氏體的形成,這類元素主要包括Ni,C,N,Co等元素。可是不同的研究者采用的材料有所差別,所采用的鉻和鎳。計算方法也不盡相同。計算公式如下:Cr=%Cr+a(%Si)+b(%Mn)+c(%Ti)+d(%Nb)Ni=%Ni+e(%Mn)+f(%C)+g(%N)+h(%Cu)不同研究者采用的影響系數列于表2.2表2.1不同元素對Cr當量和Ni當量的影響系數表abcdefgh1.51-0.50.53030-1.51-0.50.53030-1.5120.50.53030-1.51.37320.312214.211997年以后W.Kurz所領導的團隊發表了大量研究Fe-Cr-Ni合金及Fe-Cr合金凝固過程的文章,主要有以下研究結果:(1)隨著Ni含量的增加或生長速率的增加,發生鐵素體到奧氏體的轉變隨著Ni含量的減小或生長速率的減小,發生奧氏體到鐵素體的轉變。鐵素體到奧氏體的轉變無形核勢壘,受樹枝晶生長動力學控制奧氏體向鐵素體的轉變則要經過鐵素體的形核。不同Ni含量的不銹鋼激光焊接時的組織轉變圖。不同生長速率下奧氏體不銹鋼的定向凝固組織演變圖[3]。(2)奧氏體不銹鋼穩態凝固時,首先是鐵素體平界面生長,然后經過固態相變轉變為奧氏體;然后奧氏體在鐵素體凝固前沿形核,發生共晶反應;共晶反應初始為層片狀生長,后來轉變為棒狀生長。(3)奧氏體不銹鋼的相選擇問題遵循最高界面溫度法則。能夠經過界面響應函數(Interfaceresponsefunction,IRF)計算出不同的相析出時的界面溫度。界面溫度是成分、生長速率、溫度梯度的函數。圖2.2Fe-17.9Cr-11.5Ni合金在溫度梯度為15K/mm時δ、γ共晶生長的界面響應函數圖2.3定向凝固下奧氏體不銹鋼的穩態凝固奧氏體不銹鋼連鑄過程:連鑄實質上是一個傳熱和相變的過程[4],在這一過程中鋼液熱量被帶走,在熱量的導出過程中金屬液體發生著相變。這個過程伴隨著動量傳輸、熱量傳輸、物質傳輸。連鑄過程也是一個工業化連續過程,這就決定了若采用工業化試驗來優化工藝參數,必然要面臨費時、費力和需要大量資金投入的問題。因此對連鑄的研究很少采用工業化試驗,至多用工業化的產品質量來驗證工藝參數是否得當。另外連鑄過程由于設備復雜和溫度很高,很多問題,如結晶器內部的凝固過程無法進行直接研究,給生產工藝的改進帶來了困難。對連鑄凝固過程的研究主要有如下三種方法:(1)以傳熱和傳質為中心,采用數值模擬的方法,模擬連鑄過程中各階段的傳輸現象和應力應變情況,對連鑄過程進行綜合分析,進而來改進連鑄工藝。(2)用可行的實驗設備對連鑄過程中的金屬凝固行為進行物理模擬,研究不銹鋼的高溫物理性能及各種工藝參數對不銹鋼凝固行為和凝固組織的影響,進而為改進連鑄工藝、提高鑄坯質量提供依據;(3)直接工業實驗。下面分別介紹這三種方法:a.數值模擬隨著計算機技術的發展,應用計算機研究凝固、傳熱、傳質等復雜過程成為可能。它基于現象本身的物理原理,在一定的假設前提下,對現象進行描述,進而揭示凝固過程規律、預測與防止多種鑄造缺陷、優化鑄造工藝、提高產品質量。數值模擬的研究任務在于建立正確的數學模型,經過恰當的數值方法,利用計算機來求解這些模型,得到能反映過程規律、指導實踐的結果。用數值模擬對連鑄過程進行研究,有著迅速、廉價、靈活、直觀并易于理解的優點。總的說來,數值模擬是研究連鑄過程中的流場、溫度場、溶質場變化的一種有效手段,為連鑄工藝參數的改進做出了很大的貢獻。但這種方法有其先天的缺陷,即:冶金過程是一個復雜的過程,一方面所涉及材料的熱物性參數不是很精確,二是初始和邊界條件不是很穩定,因而假設了很多的前提條件,致使模擬結果和實際結果有一定的偏差,特別用來研究凝固問題,不能和實際的凝固組織建立聯系,缺乏直接性。b.物理模擬冷態物理模擬。由于鋼液具有高溫的特點,直接對其流動進行定量測量是非常困難的。但由于高溫鋼液與水介質在流體動力學特性上類似,基于流體力學中的相似準則,即:不直接在實物中研究現象和過程本身,而是用與實物相似的模型來進行研究,用方程分析或量綱分析方法導出相似準數,并在模型上經過實驗求出相似準數之間的關系式,再將此關系式推廣到實物,從而揭示了這些現象或過程的規律,因而連鑄過程中鋼液流動特性能夠用水來模擬。這種用水介質物理模擬實際結晶器中流動的試驗方法稱之為冷態物理模擬,冷態物理模擬的試驗方法較早就應用在冶金研究中,當前水模擬已經成為結晶器系統設計和分析、鋼液流場研究不可或缺的實驗裝置,一方面對在研究水口結構、拉坯速度等連鑄工藝參數對流場影響等方面起到很大作用,另一方面水模擬實驗結果已成為建立數學模型和驗證數值模擬可靠性的依據[5]。c.熱物理模擬。熱物理模擬是利用小試樣在試驗裝置上再現材料在制備或熱加工過程中的受熱或同時受熱與受力的物理過程。利用此法能夠充分而精確的暴露與揭示材料在熱加工過程中的組織性能變化,為制定合理的加工工藝以及研制新材料提供理論指導和技術支持。現代材料加工熱物理模擬技術,融材料科學、冶金科學、傳熱學、力學、機械學、工程檢測技術、電子模擬技術及計算機知識與技能為一體,已經成為跨學科的專業領域。利用現代物理模擬技術,能夠用少量的、小型的試驗替代傳統的大量的、大型的工業試驗,不但節約了人力、物力、財力,還能夠研究連鑄生產實際中難以直接進行實驗研究的高難復雜問題。2.1.21Cr18Ni9Ti的鍛造處理2.1.2.11Cr18Ni9Ti鍛造模具要求a模具型式。主要型式有多槽模單槽模。多槽模的終鍛型槽可使用鑲塊結構,主要用少小鍛件(小于2kg),而單槽模用少長鍛件。b模具材料。小型模具(小于9kg)用4Cr5W2VSi等熱變形模具鋼,較大型模具本體包括(熱邊沖頭)用5CrNiMo5CrMnMo,鑲塊用4Cr5W2VSi等模具鋼,熱邊凹模用Cr12MoV模具鋼[6]。c模具硬度。模具硬度與鍛件復雜程度和鍛造設備有關,復雜鍛件模具硬度取HRC53～56,簡單鍛件取HRC61～63;錘上用取HRC40～47,水壓機用取HRC47～55。d模具壽命。由于不小銹鋼要求錘擊次數多,它所用模具壽命僅為鍛碳鋼的1/2--1/3。為延長壽命,采用以下措施:模具整體滲碳、氮化、鍍硬鉻、火焰淬火處理。研磨變形型槽和飛邊槽(提高壽命25%);使用前模具需預熱(200～2500℃)。2.1.2.21Cr18Ni9Ti的鍛造工藝特點a鍛件圖制定。小銹鋼在870℃才起皮,燒損較少,設計鍛件圖時,燒損率取不限,但其線膨脹系數大,故收縮率大,終鍛型槽應放大余量。b毛壞加熱。為防止鍛造裂紋,小銹鋼應在保護氣氛中加熱,最好在電爐和真空爐中加熱。由于鋼的導熱性差,加熱時要嚴格控制溫度和速度:80000以下緩慢加熱(0.3～0.5mm/min),到920℃時可快速加熱,當溫度達到1150～1200℃時,鋼的塑性較高,溫度高于1300℃會發生過燒。c鍛造。始鍛溫度1100～1150℃,終鍛溫度850～920℃;鍛造變形不能太大,一般在50%～60%錘擊時應采用兩輕一重的方法,高溫區輕擊快鍛,隨后適當重擊,接近終鍛時輕擊修整。另外,為保正鍛件表表面質量,鍛件應力爭一火鍛成。d鍛模潤滑。用石墨加煤汕或低粘性礦物油(鉛和硫含量低)潤滑。e切邊。鍛件溫度應在850℃以上,冷鍛件應預熱到900～950℃后再切邊。f鍛后冷卻。小銹鋼無475℃脆性,但有碳化合物和σ相析出引起的變脆現象,鍛后可正常空冷。g鍛件表而處理。為清除表而氧化皮和缺陷,采用先酸洗再噴砂丸)或滾筒拋光再酸洗的方法。2.2奧氏體不銹鋼熱處理設備—真空熱處理爐2.2.1真空熱處理爐概述真空熱處理爐由發熱體和筑爐材料決定使用的氣體、溫度及其對工件的影響。使用立式或臥式真空爐要根據工件的形狀、變形、支撐方法、裝卸方式、平臺面積等選擇。加熱方法一般使用最實用的間接電阻加熱方式。按照發熱體在真空容器的外部和內部,真空熱處理爐可分為外熱爐和內熱爐下面對其敘述。(1)外熱式真空熱處理爐在這種真空爐的爐罐外面有普通的空氣爐,經過加熱真空容器間接地對其中的工件進行旁熱式加熱。這種熱處理爐的熱效率差,冷卻時間也長。另外,因工件和爐罐之間有溫差、真空外壓還將導致爐罐的變形和破損事故等,因此應注意使用溫度和爐罐材質。這種熱處理爐用于蒸餾、脫粘劑等工序中,爐內蒸發物多的熱處理,和由筑爐材料等生產的周圍氣體對工件不產生不良影響的1000℃左右較低溫度的真空、氣體氣氛熱處理。這種熱處理爐雖然價格便宜.但不適于生產使用。(2)內熱式真空熱處理爐內熱式是在真空容器內有發熱體和熱絕緣物,容器自身為水冷。處理溫度低時,僅對真空密封部位水冷或不水冷。與外熱式相比,內熱式真空爐因工件面對發熱體因此熱效率高。一般這種形式的熱處理爐稱為真空熱處理爐。內熱爐的發熱體和保溫材料一般分a.發熱體內熱式金屬系加熱器最簡單的加熱方法是使微型加熱器、發熱管、紅外線燈等發熱體的外殼,在真空中進一步間接加熱;或在耐熱管內導人其它熱介質(蒸汽、油)進行間接加熱等方法。其中.除玻璃密封的紅外燈加熱外,均需經過SU5、耐熱鋼管對工件加熱,真空容器要裝真空密封件。因此,無需擔介容器內的電壓和放電,適合于脫粘劑、濕粉末干燥、蒸發物多的低溫熱處理等。使用一般金屬加熱器根據使用溫度、壓力、升溫速度等選擇涂料材質,應考慮Cr、Si、Mn等的揮發和耐熱情況。工件溫度超過1000℃或爐溫急劇升高時.應考慮Mo、Ta、W等,在1200～2700℃左右的蒸汽壓和熱變形情況。加熱器形狀有鋼絲狀、網狀、板狀、棒狀等,能夠根據溫度、表面電流密度、爐形進行選擇。Mo、Ta、W等高熔點金屬在升溫時氣體放出量少.漏氣時因金屬吸附的氣體也少因此用于電子材料的熱處理等必須是清潔的高真空熱處理。排氣系統能夠選擇帶冷凝閥的油擴散泵系、渦輪泵、低溫泵系等。這種真空爐雖然價格高、存在高溫變形、晶粒粗化而脆化引起斷裂、運行損耗、加熱時的放熱損失等問題,但卻廣為使用。石墨發熱體的熱膨脹系數小,耐熱沖擊性高,非常有利于高的升溫速度。另外石墨本身在高溫下也與金可作為筑爐材料、工件外殼等使用。石墨發熱體形狀有棒狀、板狀、筒狀、線圈狀、布狀等,可根據工件的形狀、均熱、耐久性等進行設計。布狀發熱體在加熱室強制冷卻時不能使用。筒狀、線圈狀用于特殊情況,一般生產用的石墨發熱體為棒狀、板槽狀。和金屬不同,石墨發熱體加熱后不變形,能夠機械加工,因此有均熱精度問題和需要溫度梯度等時,由于容易調整厚度和裝卸,在操作和成本上是最適合于真空爐的加熱器。在設計上,與其幾何學形狀相比,機械加工后控制所要的電阻值更加重要。這種發熱體使用的加熱溫度為:真空中2200℃左右,氣氛(N2,Ar)中,可達3000℃。石墨加熱器根據其形狀,有的重量較大,這就存在加熱器、導線、支撐夾具等緊固用螺栓的松弛等問題。另外,因為不象機械組裝那樣能夠使用工具,因此應注意加熱后的螺栓再緊固、螺栓的粗細及用力的大小。螺絲的松弛引起的接觸不良,會造成電極、發熱體熔化等事故,因此定期對爐內進行目測檢查極為重要。最近,C/C組合加熱器也存在固有電阻、價格高等問題,但與石墨相比,組合加熱器重量輕、強度高、堅固耐用,因此厚度能夠設計得薄,熱容量也小,能夠最新用于急升溫爐、急冷爐、HIP爐等。C/C材料還可代替石墨用作筑爐材料。b.保溫材料金屬加熱器,一般使用金屬反射板為保溫材料。材質與加熱器的相同或相近。板的厚度和板的數量是根據變形和輻射效率來決定的。經各反射板輻射傳熱的熱損失,當發射板為n塊時,近似為1/n+n。雖然板的數量越多,熱損失越小,但從經濟上考慮,一般以5～6塊為最合適。考慮到熱損失、變形,各反射板間用隔板組合,把它們連為一體。不過不能用螺栓等進行固定、緊固,因為螺栓的熱膨脹和時效變化后,會引起反射板間貫通孔的變形,容易使熱電偶及調溫用溫度計發生故障。防止變形的措施為反射板的最內層及最外層的板加厚,反射板的重量全部由下部支撐,并在外圍進行固定,這樣就能夠避免懸垂支撐造成的變形。另外,對于整體變形,能夠在最外層的反射板上加裝凸緣等,這樣在2200℃以上的高溫下,加熱器導線與加熱器的反射板,在變形后也不會接觸,能夠確保長時間使用。另外該爐還有需要在氫氣氛中加熱等要求,因此設計時應考慮更高溫度下的變形。從結構材料上看,這種爐可能成為一種價格昂貴的真空爐,因此設計時應多考慮裝置整體,如爐體用真空室的焊接、輻射熱的對策、水冷均勻化等。最近,還有一種能夠與1800℃的陶瓷纖維等組合的保溫反射板實例。因為它在水吸附、硅分解、真空等方面尚有問題,因此使用時須注意。氈等保溫材料。這些保溫材料的熱容量小、蠶量輕、加工性和保溫效果好且易于筑爐。特別是對于強制冷卻兼用爐,其保溫材料表而是經鍍碳C/C及涂石墨等表面保護處理后使用的。使用石墨保溫材等真空爐的最大特點是在加熱時,使殘留于氣體中的水分與石墨優先反應,降低氧分壓,成為還原氣氛。因此,在不用高真空的大多數情況下,也不用油擴散泵系。可是,因為保溫材料是由碳纖維構成,因此表面水分吸附量很大。因此在使用單室型間歇爐時,特別是用于濕度高的場合,因爐內大氣的泄漏,保溫材料也會象活性碳那樣,吸附大氣中的水分,此時無論怎樣真空排氣,真空壓力也無法恢復。這時,應在低溫下邊烘烤邊真空排氣,使其恢復。因此在爐內漏氣時,應使用干燥的空氣、氮氣等。c.設計上的問題點設計上共同的問題為:均熱問題、放電問題、電絕緣問題。首先是均熱問題。很多真空爐具有更換處理氣氛后仍可使用的通用性,特別是在真空中、氣氛氣體中加熱并要求溫度精度為士2.5℃時,加熱器應按區域分開,因此設計時有必要考慮能夠對各區域分別進行電力調整的結構,考慮輻射效率。其次是放電問題。放電受壓力、電壓、距離、溫度的影響。一般在13.3-1330Pa之間容易產生。低壓雖不易產生,但熱處理中的蒸發物,因受高溫熱電子的影響等,也容易產生放電。因此,真空爐應為大電流、小電壓的設計。另外還要根據電流值及時研究減少變壓器、水冷電極、銅板配線材料等成本的措施。最后是電絕緣問題。熱處理時要研究防止蒸發物附著在工件上的措施和因加熱器導線和保溫材料之間的微孔隙及時效變化使保溫材料纖維片在微孔處被擠出的措施等。根據處理溫度的不同,有時不能使用絕緣物。雖然絕緣材料從耐熱沖擊性看,價格昂貴,但保溫性能好。如果鋁系中硅成分也多,就能提高耐沖擊性,但在高溫真空中會有分解、收縮等無法預料的事故,因此使用時應注意鋁的純度和燒結溫度。2.2.2真空熱處理爐設計早期的真空爐是采用在加熱爐中設置真空容器的方式,這種真空爐稱為外熱式真空爐。優點是結構簡中.容易制造,但由于真空容器受高溫強度的限.制,最高使用溫度不能超過950℃,又因容器內的工件是被間接加熱,因此它的熱效率很差。六十年代研制的真空爐,被稱為內熱式真空爐,它是在真空容器內設置加熱室的方式。此討的真空容器不必全部進行受熱(只在加熱室內設加熱器),故不必考慮高溫強度,也不妨礙冷卻速度。在加熱室中被加熱的工件一經取出即可投人真空容器中的油槽內淬大。如在單室爐內進行氣淬時工件可原地不動,進行氣冷淬火,如圖2.4加熱室的外壁和真空容器之間采用真空絕熱,因此加熱室內的熱量難以逸出,熱損失小。圖2.5是研究小型真空熱處理爐消耗電力與爐內壓的關系。與在大氣壓下使用的爐子相比,真空爐可節電近50％,在真空中加熱不但工件的熱處理質量好,而且有路子使用壽命長,維修成本低改進生產環境無公害等優點。現以海斯爐為例介紹一下真空爐的發展進程。圖2.4海斯爐簡介圖2.5爐內壓力與消耗電力和加熱室外壁溫度的影響(1)間歇式真空熱處理爐伴隨著真空熱處理爐的適用范圍在不斷擴大,出現了各種類型的間歇式真空熱處理爐,其基本有兩種一種是臥式,一種是立式。一般1-2米的工件用立式爐,方形的,圓形的用臥式的比較好爐處理較好。大型工件用一層料筐擺放。較小的工件可用2～3層料筐裝載。采用豎式爐處理小形工件多層裝料時,料筐層次過多會影響質量,淬火冷卻不易均勻,操作也不方便。豎式爐也有氣冷和水、油淬火兼用的,但操作不太方便。如Ti合金要求加熱后2～3秒內進行水淬,以及軸類零件最好采用豎式爐,如要求裝、出料要自動省力時,以及通用性工件,最好采用臥式爐。(2)半連續式真空熱處理爐采用間歇式真空熱處理爐時,需把冷室工件取出后才能裝爐。如果采用半連續式真空護,工件在冷卻的同時,就能把下一爐工件裝入加熱室,這不但能夠提高工作效率,還能夠提高熱能利用率。一般的三室真空爐就是半連續式的爐子。它是由加熱室、預備室和冷卻室三個真空容器組成的。海斯公司1981年研制成的半連續式真空爐只有加熱室、冷卻空,預備室也能完成三室爐的工作。在一般的真空爐中,由于加.熱室不能暴露在大氣中,因此必須有準備室,而且準備室也必須介入真空。而”海斯”公司研制的真空爐因其加熱室是由抗氧化的材料構成。即使在熱態中也能暴露在空氣中,因此工件可由加熱室裝爐,到需要的溫度后轉移到冷卻室進行冷處理。工件離開加熱室后,下一爐工件又可裝入。前一爐工件冷卻好后由冷卻室出爐。這樣,雙室爐就能完成連續真空熱處理工作。,當然兩室之間必不可少的要設置真空隔熱門。(3)連續式真空熱處理爐隨著人們對真空熱處理優越性的認可及其廣泛的應用出現了連續式真空熱處理爐,見圖2.6。這種爐子由預備室、加熱室、冷卻室組成。加熱室內可裝入幾個料筐。把裝載的料筐裝入預備室,由預備室的推進桃構把料筐推入加熱室,并向前推動加熱室內正在加熱的料筐,加熱后的料筐靠牽引機構拉到冷卻窒。加熱室可同時放人三個料筐,每個筐料為120kg連續處理時,升溫時間為1.5小時,每30分鐘就能夠從加熱室內出一筐料。它與裝爐360kg的間歇式爐子相比,后者每三小時一爐,因此連續式比間歇式效率高出一倍。連續爐因在單獨的冷卻室冷卻工件,比間歇爐在加熱室冷卻工作條件要好的多,不但效率高而且質量也好。連續爐還應包括清洗槽、回火爐等一系列連續熱處理設備,并可實現全自動程序。連續式氣冷爐在零件、粉末高速鋼的燒結和淬火復合熱處理等新領域中正在得到廣泛的應用。圖2.6真空熱處理爐生產線(4)加壓氣淬真空熱處理爐早期的氣冷真空爐是單室型的,只能在加熱室內進行冷卻,它的缺點是件冷卻速度緩慢,此時不但需要冷卻_工件,而且加熱室也同時被冷卻下來,因此冷卻時間要長一些。在雙室型氣冷真空爐中,就把加熱室和冷卻室分開了,它與單室爐項比,占地向積大,價格要高。為了克服上述缺點,又研制出如圖2.7所示的單室外循壞式氣淬真空爐,這種爐于一方而增加冷卻氣體的循環量,一方而又增加了熱交換器,目的在于提高冷卻速度。以前的單室爐冷卻風扇和熱交換器都是安裝在加熱室的上部或下部,此時爐內部的容量較小,這種爐子一般就叫內循環式的爐子,也就址說冷卻氣體只在爐殼內部循環。后來在爐體后部安裝了大容量風機,熱交換器和外循環管道,使冷卻氣體經過管道做爐外循環,來增加冷卻速度。這種爐子又叫外循環式爐子,目麗在美國,外循壞和內循壞的氣洋爐應用都較普遍,兩者各有所長。圖2.7一室式氣冷卻爐VCH型2.3奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的固溶處理與穩定化處理2.3.1奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的固溶處理固溶處理是把鉻鎳奧氏體不銹鋼加熱到1050-1100℃,保溫一定時間,然后快速冷卻到427℃以下,獲得均勻的奧氏體組織,這種方法稱為固溶處理。這樣出來的奧氏體不銹鋼,其硬度和強度降低二塑性較好,具有良好的耐腐蝕性和良好的高溫性能[7]。由于含有較高的鎳且在室溫下呈奧氏體單相組織,因此它與Cr13不銹鋼相北具有高的耐蝕性,在低溫、室溫及高溫下均有較高的塑歸和韌性,以及較好的冷作成型和焊接性。但室溫下的強度較低,晶間腐蝕及應力腐蝕傾向較大,切削加工性較差。奧氏體在加熱時無相變,因此不能經過熱處理強化。只能以提高鋼的耐腐蝕性能進行熱處理:固溶處理;其目的是使碳化物充分溶解并在常溫下保留在奧氏體中,從而在常溫下獲單相奧氏體組織,使鋼具有最高的耐腐蝕性能。固溶處理的加熱溫度一般均較高,在1050-1100℃之間,并按含碳量的高低作適當調整。由于18-8不銹鋼導熱性很差,不但要經過預熱后再進行淬火加熱,而且在固溶處理(淬火加熱)時的保溫時間要長。固溶處理時,要特別注意防止增碳。因為增碳將會增加18-8鋼的晶間腐蝕傾向。冷卻介質,一般采用清水。固溶處理后的組織一般是單相奧氏體,但對含有鈦、鈮、鉬的不銹鋼,特別當是鑄件時還含有少量的鐵素體。固溶處理后的硬度一般在135HBS左右。奧氏體不銹鋼的代表鋼種是18-8鋼(304),因為是奧氏體組織,因此具有無磁性且沒有淬硬性等特點。由于該鋼種不發生相變,其熱處理就是加熱到高溫(一般在1000℃以上),奧氏體再結晶的同時,使在加工中產生的碳化物和。相分解物固溶到奧氏體中,然后快速冷卻,使碳呈固溶狀態的奧氏體保持到常溫,這一處理過程即為固溶處理。表2.2為奧氏體不銹鋼的參考退火溫度。表2.2奧氏體不銹鋼的參考退火溫度中國GB4237美國AISIASTM日本JIS-G4303退火溫度/0Cr18Ni9304SUS3041010-112000Cr18Ni9304LSUS304L1010-11500Cr17Ni12Mo236SUS361010-112000Cr17Ni12Mo2316LSUS316L1010-1150Y1Cr18Ni9303SUS3031050-11500Cr18Ni11Ti321SUS321920-1170奧氏體不銹鋼加熱溫度主要是依據碳化物的固熔速度而確定的,有資料指出像304鋼的碳化物在1065℃時固溶需要3分鐘,在1176℃需要1.5分鐘,在1000℃則需要長達10分鐘。從這個角度而言,加熱溫度越高越好,但加熱溫度偏高同時又可能引起晶粒過分長大、氧化鐵皮增厚等缺陷。因為奧氏體型不銹鋼無法經過相變來細化晶粒,如果晶粒過大,會使材料的抗拉強度明顯下降[8]。就加熱時間而言,不銹鋼的導熱率低(特別是在低溫時),升到高溫后(700-800℃)導熱率才有提高。因此,對十斷面大的奧氏體不銹鋼都需要預熱到700-800℃,然后再快速升溫,對十斷面小的奧氏體不銹鋼(如帶鋼)如果升溫速度過慢,碳化物會充分析出,就會導致固溶時間過長,美國阿姆科公司曾制定過一個經典的加熱時間表(見表2.3、表2.4)。由十不銹鋼中的鉻形成的鉻基氧化物在酸洗中較難去除,因此在熱處理時要控制鉻基氧化物的形成,對十有特殊要求的不銹鋼,可采用光亮退火形式進行熱處理。表2.3奧氏體不銹鋼固溶處理保溫時間厚度mm<1.61.6-3.23.2-12.712.7-25.4>25.4保溫時間min515306060表2.4奧氏體不銹鋼固溶處理保溫時間工作直徑或厚度mm到固溶化的升溫時間在固溶化溫度的保溫時問6.350.5h10-20min6.35-25．40.75h0.5h25.4-511.25h0.5-1h51-761.75h0.5-1h76-1002.25h0.5-1h為防止已固溶的碳化物析出,冷卻速度也很重要,特別是在600-700℃時,碳化物析出較多發生敏化,因此必須進行快速冷卻。由十奧氏體不銹鋼導熱率低,對十斷面較大的材料,無論怎樣快冷,中心部位的冷卻程度依然很慢,往往因碳化物析出較多發生敏化。因此在實際生產中,斷面較大的材料一般考慮采用加入Ti、Nb等兀素的穩定化奧氏體不銹鋼,因為Ti、Nb等兀素對碳親和力較大,這類穩定化奧氏體不銹鋼(如321、347等)能夠不需要水淬或其它快速冷卻措施進行快冷[9]。2.3.2奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的穩定化處理穩定化處理,為了防止鈦和鈮的奧氏體不銹鋼在焊接或固溶處理時,由于TiC和NbC減少而引起耐晶間腐蝕性能降低,需將這種不銹鋼加熱到一定溫度后(該溫度使鉻的碳化物完圣溶于奧氏體,而TiC和NbC只部分溶解)再緩冷。在冷卻過程中,使鋼中的碳充分地與鈦和鈮化合,析出穩定的TiC和NbC,而不析出鉻的碳化物,從而消除18-8奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕傾向,這種處理過程稱之為穩定化處理。18-8不銹鋼穩定化退火,一般是加熱到850-880℃,保溫2-6h,隨后進行空冷或爐冷。為使工件在長期服役的條件下形狀和尺寸變化能夠保持在規定范圍內的熱處理。對于預應力鋼材,穩定化處理的作用是將鋼絲中的大部分殘余應力消除,使絞線結構穩定,切斷時不松散,彈性極限提高,在長期保持張力下服役時應力損失(松弛)較低。根據理論研究,含鈦或含鈮的奧氏體不銹鋼的一種提高抗晶間腐蝕能力的熱處理方法。在奧氏體不銹鋼冶煉時加入數倍于含碳量的鈦或鈮元素,可在形成Cr23C6之前優先形成鈦或鈮的碳化物,這些碳化物幾乎不固溶于奧氏體中。在焊接從高溫冷卻時,即使經過易析出Cr23C6的敏化溫度區間(850～450℃)時也不會沿晶界大量析出Cr23C6,從而大大提高了抗晶間腐蝕的能力。為了使鋼達到最大的穩定度,還應作穩定化處理,即將構件加熱至900℃使Cr23C6充分溶解到奧氏體中,而此時讓鈦和鈮充分形成非常穩定的碳化鈦和碳化鈮。然后在空氣中冷卻,即使經過敏化溫度時,也無Cr23C6在晶界析出。經穩定化處理后的奧氏體不銹鋼便大大降低了晶間腐蝕的可能性。2.3.2.1奧氏體不銹鋼的抗晶界腐蝕穩定化處理具體穩定化處理在生產實際中應用是很普遍的,它對不銹鋼的晶間腐蝕的傾向影響很大[10]。有些零件用1Cr18Ni9Ti鋼制造,毛坯厚度60mm,而且需經晶界腐蝕試驗證明無晶界腐蝕傾向。開始時,我廠有關部門將此材料的熱處理找外單位協作熱處理,采用了1070℃的固溶處理,其金相組織為奧氏體。但經650℃保溫1小時(敏化處理)晶界處有大量的(Cr,Fe)23C6富集(圖2.8)。我們經過掃描電鏡、波譜儀的濃度曲線證明:晶界處確有大量析出物存在(圖2.9)。這是由于根據Cr與Ti在周期表中的位置Cr的原子半徑比Ti的原子半徑小,因而擴散所需的激活能也小,擴散系數隨增之大。根據擴散第一定律:Cr的擴散能力較Ti強,再則,由于含鈦相對于含鉻來說要少得多,因此部分(Cr,Fe)23C6仍可能析出,而使晶界兩側貧鉻,從而經嘴蝕試驗后使表面出現晶界腐蝕(圖2.10)。由此可見,1070℃的固溶處理不能達到預期的目的[11]。在外協工廠無法解決這個難題情見下,我廠將已經1070℃固容處理灼不銹鋼毛坯運回廠,由我室成立攻關小組進行攻關。按照上述分沂,首先要解決(Cr,Fe)23C6在敏化溫度析出「于晶界約問題。根據(Cr,Fe)23C6與TiC的溶解度曲線(圖2.11),對于一定含碳量的不銹俐必定存在TiC溶解溫度T及溶解溫度Ta,在T1與T2之間時,(Cr,Fe)23C6溶解于T2中,C與Ti化合成TiC以很高的彌散度析出。這樣,在敏化溫度時已沒有C可與Cr化合,因而在晶界上不可能再因(Cr,Fe)18C6。的析出而富集Cr,從面導致晶內的貧鉻,即把鉻穩定在奧氏體晶內,因此稱之謂穩定化處理。關鍵是如何確定T1與T2。從而選擇穩定化溫度。圖2.8奧氏體不銹鋼晶間貧鉻現象圖2.9奧氏體不銹鋼晶間貧鉻現象由于缺少熱力學數據及沒有高溫電阻儀,無法經過熱力學計算或實驗對某一含碳量的不銹鋼進行臨界點T1與T2的測定,只能經過試驗的方法獲得一個最佳溫度。選擇了如下的一系列溫度進行試驗:820℃、850℃、880℃、920℃、940℃和980℃,對每一溫度下的試樣均經敏化處理后(650℃1小時),再在沸騰的硫酸和硫酸銅銅屑溶液中保持24小時,取出后進行90°彎曲試驗,觀察其表面晶界腐蝕傾向[12]。對于難判斷的試樣,還進行了金相觀察發現920℃,940℃的試樣無晶界腐蝕傾向。經金相觀察,晶界處沒有發現有(Cr,Fe)23C6富集。880℃的試樣略有輕微的晶界腐蝕傾向。經掃描電鏡波譜儀作濃度曲線,晶界處含鉻量沒有變化,可見沒有貧鉻現象產生。其它加熱溫度的試樣均有嚴重的晶界腐蝕,其原因是由于加熱溫度過低時(Cr,Fe)23C6沒有溶