การอบชุบด้วยความร้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก

โลหะผสมพื้นฐานที่สุดของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกคือโครเมียมและนิกเกิล เกรดตัวแทนคือเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกโครเมียม-นิกเกิลที่มีปริมาณโครเมียมประมาณ 18% และปริมาณนิกเกิลประมาณ 8% อัตราส่วนธาตุโครเมียมและนิกเกิลโดยพื้นฐานแล้วทำให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างของเหล็กเป็นออสเทนไนต์ที่เสถียร เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว เพื่อตอบสนองความต้องการของเงื่อนไขต่างๆ จึงได้เพิ่มองค์ประกอบโลหะผสมอื่นๆ บนพื้นฐานของเหล็ก 18-8 ทำให้เหล็กกล้าไร้สนิมประเภทนี้มีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น โครงสร้างองค์กรของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกกำหนดว่าคุณสมบัติเชิงกลมีลักษณะเฉพาะคือความแข็งแรงต่ำและความเป็นพลาสติกและความเหนียวสูง ในมาตรฐานเหล็กกล้าไร้สนิมของประเทศของฉัน ความแข็งแรงแรงดึงที่กำหนดของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกโดยทั่วไปคือ 480~520N/mm2 และบางส่วนคือ 400N/mm2 ตามมาตรฐาน ไม่มีค่าการทดสอบแรงกระแทกสำหรับผลิตภัณฑ์เหล็กดัดและเหล็กรีดเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก ในความเป็นจริง พลังงานการกระทบของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกหลังจากการให้ความร้อนด้วยสารละลายสามารถไปถึง 120J หรือสูงกว่า คุณสมบัติทางกลของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกไม่สามารถปรับได้โดยการให้ความร้อน เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกประเภท 18-8 ทนต่อการกัดกร่อนของตัวกลางออกซิไดซ์ เช่น อากาศ กรดไนตริกเจือจางหรือกรดไนตริกที่มีความเข้มข้นปานกลางและกรดซัลฟิวริกเข้มข้น มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ภายในช่วงความเข้มข้นและอุณหภูมิที่ค่อนข้างกว้าง อย่างไรก็ตาม มันไม่ทนต่อการกัดกร่อนในสื่อรีดิวซ์ เช่น กรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวรัส หรือในกรดไนตริกเข้มข้น นอกจากนี้ เมื่อเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกเย็นตัวลงอย่างช้าๆ ในช่วง 850 ~400 องศาหลังจากให้ความร้อน คาร์ไบด์โครเมียมจะตกตะกอนจากขอบเกรน ทำให้เกิดบริเวณที่มีโครเมียมน้อยในบริเวณขอบเกรน จึงทำให้เกิดการกัดกร่อนระหว่างเกรน ความต้านทานการกัดกร่อนระหว่างเม็ดของสเตนเลสออสเทนนิติกเกี่ยวข้องกับปริมาณคาร์บอน ยิ่งปริมาณคาร์บอนต่ำ ความต้านทานการกัดกร่อนระหว่างเม็ดก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น สเตนเลสออสเทนนิติกไวต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น ปริมาณนิกเกิลในเหล็กมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงความต้านทานการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น ตามองค์ประกอบทางเคมีและวัตถุประสงค์ของการอบด้วยความร้อน วิธีการอบด้วยความร้อนที่ใช้กันทั่วไปสำหรับสเตนเลสออสเทนนิติก ได้แก่ การบำบัดด้วยสารละลาย การบำบัดด้วยการอบให้คงตัว การบำบัดด้วยการคลายความเครียด และการบำบัดด้วยการทำให้ไวต่อความรู้สึก

(1) การอบด้วยความร้อนด้วยสารละลาย

การบำบัดด้วยสารละลายของสเตนเลสออสเทนนิติกเป็นวิธีกระบวนการที่เหล็กจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง ซึ่งเฟสส่วนเกินจะละลายลงในสารละลายของแข็งทั้งหมด จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วหลังจากถูกเก็บไว้เป็นเวลาช่วงหนึ่ง วัตถุประสงค์ของการบำบัดด้วยสารละลายของสเตนเลสออสเทนนิติกคือการละลายคาร์ไบด์อัลลอยด์ที่ผลิตหรือตกตะกอนในขั้นตอนการประมวลผลก่อนหน้า เช่น (FeCr) 23C6 เป็นต้น และเฟส o ลงในออสเทนไนต์ และทำให้ได้โครงสร้างออสเทนไนต์เดียว (บางส่วนอาจมีเฟอร์ไรต์ 8 ในปริมาณเล็กน้อย) เพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุมีคุณสมบัติทางกลที่ดีและทนต่อการกัดกร่อน และขจัดความเครียดและการชุบแข็งจากการทำงานเย็นได้อย่างสมบูรณ์ การบำบัดด้วยสารละลายเหมาะสำหรับสเตนเลสออสเทนนิติกที่มีองค์ประกอบและเกรดใดๆ การบำบัดด้วยสารละลายสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลสได้อย่างมาก ขจัดการชุบแข็งจากการทำงาน ลดความแข็ง เป็นต้น เทคโนโลยีการประมวลผลหลักคือการให้ความร้อนเหล็กถึง 1,050~1,150 องศาเซลเซียส เวลาในการยึดจะคำนวณตามความหนาหรือเส้นผ่านศูนย์กลางของวัสดุ (ประมาณ 1 ชั่วโมงต่อทุกๆ 25 มม.) และการดับด้วยน้ำส่วนใหญ่ใช้ในการระบายความร้อน

(2) การอบชุบด้วยความร้อนเพื่อคงสภาพ

การอบชุบด้วยความร้อนเพื่อรักษาเสถียรภาพนั้นโดยทั่วไปจะจัดเตรียมหลังจากอบชุบด้วยสารละลาย และมักใช้กับเหล็ก 18-8 ที่ประกอบด้วยแทนทาลัมและแทนทาลัม วัตถุประสงค์ของการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อรักษาเสถียรภาพของสเตนเลสออสเทนนิติกที่ประกอบด้วยแทนทาลัมและแทนทาลัมคือเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการป้องกันการกัดกร่อนระหว่างเม็ดเกรนให้สูงสุด เนื่องจากคาร์ไบด์โครเมียมละลายหมด ในขณะที่คาร์ไบด์แทนทาลัมไม่ละลายหมดและตกตะกอนเต็มที่ในระหว่างกระบวนการทำความเย็น จึงเป็นไปไม่ได้ที่คาร์บอนจะสร้างคาร์ไบด์โครเมียม จึงขจัดการเกิดการกัดกร่อนระหว่างเม็ดเกรนได้อย่างมีประสิทธิภาพ กระบวนการอบชุบหลักโดยทั่วไปจะจัดเตรียมหลังจากอบชุบด้วยสารละลาย เหล็กจะถูกให้ความร้อนถึง 850~950 องศาและหุ้มฉนวนอย่างสมบูรณ์ เวลาหุ้มฉนวนจะขึ้นอยู่กับความหนาหรือเส้นผ่านศูนย์กลาง (ประมาณ 2 ชั่วโมงสำหรับฉนวนทุกๆ 25 มม.) หลังจากหุ้มฉนวนแล้ว จะใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศหรือเตาเผา ไม่สามารถทำให้เหล็กเกรดที่ไม่มีแทนทาลัมหรือแทนทาลัมคงตัวได้ มิฉะนั้น ผลกระทบจะเลวร้ายลง

(3) การอบด้วยความร้อนเพื่อบรรเทาความเครียด

วัตถุประสงค์ของการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อบรรเทาความเครียดของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกคือ: Ⅰ. เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของชั้นวัสดุและความแข็งแรงของความล้าโดยไม่เปลี่ยนความเป็นพลาสติกของวัสดุ Ⅱ. กำจัดแนวโน้มการกัดกร่อนจากความเครียดที่อาจเกิดจากความเครียดภายใน กระบวนการอบชุบหลักคือ: สำหรับวัตถุประสงค์ที่ 1 สามารถให้ความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่า (300 ~ 350 องศาเซลเซียส) เป็นเวลา 1 ~ 2 ชั่วโมงแล้วจึงทำให้เย็นลงด้วยอากาศ สำหรับวัตถุประสงค์ที่ 2 อุณหภูมิในการให้ความร้อนต้องสูงกว่า 800 องศาเซลเซียสแล้วจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วหลังจากหุ้มฉนวน สำหรับเหล็กที่มีแทนทาลัมหรือแทนทาลัม จะใช้การทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ หลังจากหุ้มฉนวน
(4) การรักษาอาการแพ้

การบำบัดด้วยการเพิ่มความไวไม่ใช่วิธีการบำบัดด้วยความร้อนที่ควรใช้ในกระบวนการผลิตสเตนเลสออสเทนนิติกหรือผลิตภัณฑ์ของสเตนเลสดังกล่าว แต่เป็นขั้นตอนที่ใช้เมื่อทดสอบความต้านทานการกัดกร่อนระหว่างเม็ดของสเตนเลสออสเทนนิติก การบำบัดด้วยการเพิ่มความไวเป็นการบำบัดที่ทำให้สเตนเลสออสเทนนิติกมีความไวต่อการกัดกร่อนระหว่างเม็ดมากขึ้น สำหรับการใช้งานพิเศษบางโอกาส เพื่อประเมินความต้านทานการกัดกร่อนระหว่างเม็ดของวัสดุอย่างเคร่งครัดมากขึ้น ในมาตรฐานบางฉบับ ระบบการเพิ่มความไวสำหรับสเตนเลสออสเทนนิติกจะเข้มงวดยิ่งขึ้น และใช้ระบบการเพิ่มความไวที่แตกต่างกันตามอุณหภูมิการใช้งานในอนาคตของชิ้นงานและปริมาณคาร์บอนของวัสดุ และว่ามีธาตุแทนทาลัมหรือไม่ บางฉบับยังควบคุมความเร็วในการให้ความร้อนและความเย็นของการบำบัดด้วยการเพิ่มความไวด้วย ดังนั้น เมื่อพิจารณาแนวโน้มการกัดกร่อนระหว่างเม็ดของสเตนเลสออสเทนนิติก ควรใส่ใจกับระบบการเพิ่มความไวที่ใช้

(5) การเสริมความแข็งแรงด้วยการขึ้นรูปเย็นและการบรรเทาความเครียดของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก

เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกไม่สามารถเสริมความแข็งแกร่งด้วยวิธีการอบด้วยความร้อนได้ แต่สามารถเสริมความแข็งแกร่งได้ด้วยการดัดขึ้นรูปเย็น (การชุบแข็งเย็น การเสริมความแข็งแกร่งด้วยการเปลี่ยนรูป) ซึ่งจะเพิ่มความแข็งแกร่งและลดความเป็นพลาสติก หลังจากเสริมความแข็งแกร่งด้วยการเปลี่ยนรูปด้วยการดัดขึ้นรูปเย็นแล้ว เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกหรือผลิตภัณฑ์ (สปริง สลักเกลียว ฯลฯ) จะมีความเครียดในการแปรรูปสูง การมีความเครียดนี้จะเพิ่มความไวต่อการกัดกร่อนจากความเครียดเมื่อใช้ในสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนจากความเครียด และส่งผลต่อเสถียรภาพของมิติ เพื่อลดความเครียด สามารถใช้การบำบัดเพื่อบรรเทาความเครียดได้ โดยทั่วไป จะให้ความร้อนที่ 280~400 องศา และคงไว้เป็นเวลา 2 ชั่วโมง~3 ชั่วโมง จากนั้นจึงทำให้เย็นลงด้วยอากาศหรือทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ การบำบัดเพื่อบรรเทาความเครียดไม่เพียงแต่จะลดความเครียดของผลิตภัณฑ์เท่านั้น แต่ยังปรับปรุงความแข็ง ความแข็งแรง และขีดจำกัดความยืดหยุ่นโดยไม่เปลี่ยนแปลงการยืดตัวอย่างมีนัยสำคัญ

(6) ประเด็นบางประการที่ควรทราบในการอบชุบด้วยความร้อนสแตนเลสออสเทนนิติก

ประการแรก ควรให้ความสนใจกับการเลือกอุณหภูมิความร้อนที่เหมาะสมสำหรับการบำบัดด้วยสารละลายของสเตนเลสออสเทนนิติก ในมาตรฐานวัสดุของสเตนเลสออสเทนนิติก ช่วงอุณหภูมิความร้อนของสารละลายที่กำหนดนั้นค่อนข้างกว้าง ในการผลิตด้วยการบำบัดด้วยความร้อนจริง สามารถพิจารณาองค์ประกอบเฉพาะ เนื้อหา สภาพแวดล้อมการใช้งาน รูปแบบความล้มเหลวที่เป็นไปได้ และปัจจัยอื่นๆ ของเหล็กเพื่อเลือกอุณหภูมิความร้อนที่เหมาะสมได้อย่างเหมาะสม อย่างไรก็ตาม ควรระมัดระวังเพื่อป้องกันไม่ให้อุณหภูมิความร้อนในการหลอมสูงเกินไป เพราะหากอุณหภูมิความร้อนในการบำบัดด้วยสารละลายสูงเกินไป เมล็ดของวัสดุที่ผ่านการกลั่นด้วยการตีขึ้นรูปและการรีดอาจโตขึ้น การหยาบของเมล็ดจะทำให้เกิดผลเสียบางประการ ประการที่สอง ควรให้ความสนใจกับผลของการบำบัดเพื่อให้คงตัวต่อประสิทธิภาพของสถานะสารละลายของแข็ง สำหรับสเตนเลสออสเทนนิติกที่มีองค์ประกอบที่ทำให้คงตัว เมื่อการบำบัดด้วยสารละลายของแข็งตามด้วยการบำบัดเพื่อให้คงตัว คุณสมบัติทางกลมีแนวโน้มที่จะลดลง ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในด้านความแข็งแรง ความเหนียว และความเหนียว เหตุผลที่ความแข็งแรงลดลงอาจเกิดจากในระหว่างการบำบัดเพื่อคงสภาพ โบรอนซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ก่อตัวเป็นคาร์ไบด์ที่แข็งแกร่งจะรวมตัวกับคาร์บอนมากขึ้นเพื่อสร้าง TiC ซึ่งจะลดระดับการเสริมความแข็งแรงของคาร์บอนในสารละลายของแข็งออสเทไนต์ นอกจากนี้ TiC ยังจะเติบโตในกระบวนการให้ความร้อนและฉนวน ซึ่งจะส่งผลต่อความแข็งแรงด้วยเช่นกัน
ประการที่สามอุณหภูมิในการให้ความร้อนสำหรับการบำบัดเพื่อรักษาเสถียรภาพไม่ควรสูงเกินไปและโดยทั่วไปจะเลือกระหว่าง 850~930 องศา เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกไม่ควรได้รับการบำบัดด้วยสารละลายแข็งหลายครั้งเนื่องจากการให้ความร้อนด้วยสารละลายแข็งหลายครั้งจะทำให้เมล็ดพืชเติบโตและส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของวัสดุ ในเวลาเดียวกันควรใส่ใจกับมลพิษระหว่างการประมวลผลและเมื่อปนเปื้อนแล้วควรใช้มาตรการเพื่อกำจัดมลพิษ