Термическая обработка нержавеющей стали
Чтобы понять, почему нержавеющая сталь требует термической обработки раствора, сначала необходимо уточнить цель такой обработки, её функции, какие материалы нуждаются в ней и в каких отраслях она обычно применяется.
Прежде всего, рассмотрим сам процесс. Термическая обработка раствора проводится для растворения карбидов, фаз γ’ и других осадков в матрице, что позволяет получить однородный пересыщенный твёрдый раствор. Это способствует повторному выпадению мелкодисперсных и равномерно распределённых карбидов и упрочняющих фаз γ’ во время последующего старения. Одновременно с этим снимаются напряжения, возникшие при холодной или горячей деформации, и происходит рекристаллизация сплава. Во‑вторых, термическая обработка раствора осуществляется для достижения оптимального размера зерна, что обеспечивает высокую прочность сплава на ползучесть при повышенных температурах. Температура обработки раствора обычно составляет примерно от 980°C до 1250°C; она выбирается исходя из поведения фаз при осаждении и растворении в каждом конкретном сплаве, а также из эксплуатационных требований, чтобы обеспечить необходимые условия для осаждения основных упрочняющих фаз и подходящий размер зерна.
- Распространённые обрабатываемые материалы
К распространённым материалам относятся SUS304, SUS303, SUS316, 1Cr18Ni9, 0Cr19Ni9 и другие аустенитные нержавеющие стали. Помимо аустенитных нержавеющих сталей, термическая обработка раствора также требуется для дуплексных нержавеющих сталей и нержавеющих сталей с осадочным упрочнением — таких как 630, 17‑4 и другие. Их цели в основном схожи.
- Цель обработки
Аустенитная нержавеющая сталь нагревается примерно до 1100°C, чтобы полностью или практически полностью растворить карбидные фазы, позволив углероду раствориться в аустените. Затем она быстро охлаждается до комнатной температуры, что приводит к появлению пересыщенного состояния углерода (при котором углерод уже стабилизирован и не имеет возможности и условий образовать хромосодержащие карбиды с хромом). Такой метод термической обработки называется термической обработкой раствора.
Быстрое охлаждение при термической обработке раствора напоминает закалку обычной стали, однако эта “закалка” отличается от закалки обычной стали: первая является процессом отжига, тогда как вторая — закалкой (образование мартенсита). Кроме того, температуры нагрева для закалки варьируются в зависимости от требуемой твёрдости, но не достигают 1100°C.
- области применения
С быстрым развитием промышленности применение термических процессов обработки раствора становится всё более широким. Наиболее распространёнными областями применения являются детали из нержавеющей стали, подвергаемые глубокой вытяжке и штамповке. К типичным изделиям относятся вакуумные фляги, обеденные тарелки, сильфоны и многое другое. Также данная технология используется в медицинской отрасли. Разумеется, применение в авиакосмической, оптоэлектронной и судостроительной сферах чрезвычайно широко и здесь не перечислено полностью.
- В чём разница между термической обработкой раствора и закалкой?
Различия между термической обработкой раствора и закалкой можно выделить по трём аспектам: материалу, процессу и цели.
Различные материалы:
Термическая обработка раствора, как правило, применяется к аустенитным нержавеющим сталям, таким как 304, 316 и 630 (нержавеющая сталь с осадочным упрочнением), тогда как закалка преимущественно используется для нержавеющих железных сталей, таких как 410, 420 (2Cr13) и 430 (3Cr13) — мартенситных и ферритных нержавеющих сталей.
Различные процессы:
Это довольно легко понять. Термическая обработка раствора представляет собой процесс термической обработки, при котором сплав нагревается до высокотемпературной однофазной области, выдерживается при постоянной температуре для полного растворения избыточных фаз в твёрдый раствор, после чего быстро охлаждается, чтобы получить пересыщенный твёрдый раствор.
Закалка — это процесс термической обработки, при котором сталь нагревается выше критической температуры, выдерживается некоторое время, а затем охлаждается со скоростью, превышающей критическую, чтобы получить преимущественно мартенситную неравновесную микроструктуру.
Различные цели:
Как уже отмечалось ранее, термическая обработка раствора проводится для изменения структуры матрицы аустенитной нержавеющей стали, тогда как закалка — это процесс, используемый для повышения твёрдости и прочности.
