耐腐蝕不銹鋼鑄件的熱處理

    1．馬氏體耐腐蝕不銹鋼鑄件的熱處理  馬氏體耐腐蝕不銹鑄鋼中鉻的質量分數為l3％，且含碳量較高，淬透性好，經適當熱處理后，不僅具有良好的綜合力學性能，抗腐蝕性能也較好，故該鋼種常以熱處理狀態供貨。
    馬氏體耐腐蝕不銹鑄鋼常用的調質處理工藝，通常選用950～1050。C油淬或空冷，然后650～750。C回火——即調質處理。一般淬火后應立即回火以防止因淬火組織應力而導致鑄件開裂。調質狀態組織為回火索氏體和鐵素體。圖ll-49為淬火溫度對w(Cr)=13％的馬氏體耐蝕不銹鑄鋼脆性轉變溫度的影響。表ll—20為四種不同熱處理規范對ZGl5Crl 3鑄鋼力學性能的影響。表11—21為不同回火溫度下ZGl5Crl3鑄鋼的力學性能。表lI-22為不同回火溫度下ZG30Crl3鑄鋼的力學性能。
    由表li-20～表ll—22可知，ZGl5Crl3、ZG30Crl3鑄鋼在300。C～600。C會出現回火脆性，故應盡量避免在此脆性區回火。圖11—50為回火溫度對ZG06Crl3Ni4Mo(CA一6NM)力學性能的影響。表11—23為馬氏體耐蝕不銹鑄鋼的熱處坪規范．
    ①退火后，爐冷。
    ②淬火保溫時間至少30rain后，油冷或空冷。
    ③  回火溫度不得采用370～595。C。
    ④CA一6NM為美國鋼號，相當于ZG06Crl3Ni4M0。
    含有少量鎳、鉬、硅等合金元素的高強度低碳馬氏體不銹鋼鑄件，經正回火處理后具有良好的綜合力學性能、焊接性能和抗磨性能。廣泛用于大型水輪機整鑄或鑄焊葉輪。其通常選用的熱處理規范為950～1050。C正火+600～670。C回火。對大型鑄件如水輪機葉輪的熱處理規范各參數(／E火回火溫度、保溫時間及冷卻速率等)必須預以嚴格控制，才能得到所規定的鑄件性能要求。圖ll—51～圖ll-56為正火溫度、保溫時間、正火后的冷卻速率、回火溫度及鉬、硅含量對ZGl0Crl3Nil高強度馬氏體不銹鑄鋼性能的影響。
    2．鐵素體不銹鋼鑄件的熱處理  鐵素體不銹鋼鉻的質量分數通常為16％～30％，加熱時無相變，不能利用熱處理來強化，所以對耐腐蝕要求不高的鑄件，可在鑄態使用。如需改善耐腐蝕性能和機加工性能，可施行退火。為避免脆性，退火溫度不應低于540。C，也不能高于850。C，而且退火保溫終了后應空冷或水冷，不宜隨爐冷卻。
    鐵素體不銹鋼鑄件退火熱處理特點：
    (1)高鉻不銹鋼鑄件加熱時易引起晶粒粗化，而使鑄件變脆，易產生晶間腐蝕，故應避免過熱。
    (2)鐵素體不銹鋼鑄件在850。C以上高溫快冷時被敏化而產生晶間腐蝕。故鐵素體不銹鑄鋼的退火溫度最好在850。C以下。
    (3)鐵素體不銹鋼鑄件特別是含7．22(Cr)一z8％時，在加熱到700～800。C產生d相而發脆。因此，退火后緩冷就易變脆。同時在370～540。C溫度下加熱也會產生脆性。
    3．奧氏體不銹鋼鑄件的熱處理奧氏體類不銹鋼鑄件的鑄態是奧氏體+碳化物或奧氏體+鐵素體兩相組織。為了使鋼具有最佳的抗腐蝕性，一般該類鑄鋼件均需施行熱處理。其熱處理特點為：
   (1)固溶處理：將鑄件加熱到950～1175。C，使碳化物完全溶解。保溫后淬入水、油或空氣中，得到 單相組織。
    固溶溫度的選擇取決于鋼中碳含量。含碳越高，所需固溶溫度也越高。圖11-57為Fe—Ni—Cr合金
碳溶解度曲線。常用奧氏體不銹鑄鋼的固溶處理規范見表ll—24。
    奧氏體不銹鑄鋼固溶處理的加熱方式宜采用先低溫預熱，再快速加熱到固溶溫度的工藝，以減少加熱過程中鑄鋼件表面與心部的溫差。其保溫時間決定于鑄鋼件壁厚。一般按每25mm壁厚保溫lh計算，保證鑄件各截面全部熱透即可。
    固溶處理的冷卻介質，可用水、油或空氣。其中以水為常用。空氣冷卻僅適用于薄壁鑄件。
    對于不能或不適宜采用固溶處理的奧氏體不銹鑄鋼，也可采用870～980。C保溫24～48h后空冷的處理工藝。來改善鋼的耐蝕性能。但此工藝對含碳量極低的不銹鑄鋼薄壁鑄件或切削加工后需進行焊接的鑄鋼件不適用。
    (2)穩定化處理：奧氏體不銹鋼鑄件(18Crl8Ni型)雖經固溶處理后具有最佳的抗腐蝕性能。但當重新加熱到500～850。C或鑄件在此溫度使用時，則鋼中碳化鉻又會重新沿奧氏體晶界析出，導致鋼晶界腐蝕破壞或焊縫開裂缺陷。這種現象稱之為敏化。為了提高這類奧氏體不銹鑄鋼的抗晶界腐蝕性能。一般添加鈦、鈮等合金元素，并在固溶處理后，再重新加熱到850～930。C，快冷。這樣鈦和鈮的碳化物首先從奧氏體中析出，從而阻止了碳化鉻的析出，改善了鋼在上述溫度加熱使用時的抗晶界腐蝕性能。
    4．沉淀硬化不銹鋼鑄件的熱處理  沉淀硬化馬氏體不銹鋼一般含有形成硬化相的銅、鉛、鉬、鈦等合金元素。這類元素在奧氏體中有較大的溶解度，而在馬氏體中則很小。因此，沉淀硬化馬氏體不銹鋼熱處理首先是進行固溶處理，使鑄態析出的硬化相充分溶解。然后再進行沉淀硬化處理，使二次硬化相析出從而達到提高不銹鋼鑄件的強度并使之兼有良好耐腐蝕性能的目的。此外，固溶處理也會改善鑄 鋼件的切削加工性能。
    沉淀硬化不銹鑄鋼熱處理特點：
    (1)固溶處理前，最好先緩慢預熱到650。C，然后再快速升溫。鑄件也可高溫裝爐。表lI-25為不同壁厚鑄件最高裝爐溫度。
    (2)固溶溫度一般為I020～1060。C，保溫時間按每25mm壁厚lh計算。固溶溫度不宜過高，否則會因過熱使鋼的Ms點降低，增加鋼中殘余奧氏體，降低鑄件強度。形狀復雜的鑄件，可將固溶溫度降低到927。C。
    (3)為消除鑄鋼件中(特別是厚大件)存在的樹枝狀組織及成分偏析的不均勻性，最好在固溶前進行高溫均勻化處理。均勻化的溫度為l000～1150。C，保溫時間根據鑄件壁厚而定。列為不同鑄件性能要求的時效處理規范。圖11—58為時效溫度對ZGCrl7Ni4Cu2(美國牌號7—4PH——見第6章)沉淀硬化不銹鋼抗拉和屈服強度的影響。
    (5)為改善沉淀硬化不銹鋼的力學性能，在固溶處理后采用700～810。C×2h空冷，再進行620。C×4h空冷兩階段熱處理，其切削性能也有顯著地改善。處理后鑄鋼件性能見表ii-27。