耐腐蚀不锈钢铸件的热处理

    1．马氏体耐腐蚀不锈钢铸件的热处理  马氏体耐腐蚀不锈铸钢中铬的质量分数为l3％，且含碳量较高，淬透性好，经适当热处理后，不仅具有良好的综合力学性能，抗腐蚀性能也较好，故该钢种常以热处理状态供货。
    马氏体耐腐蚀不锈铸钢常用的调质处理工艺，通常选用950～1050。C油淬或空冷，然后650～750。C回火——即调质处理。一般淬火后应立即回火以防止因淬火组织应力而导致铸件开裂。调质状态组织为回火索氏体和铁素体。图ll-49为淬火温度对w(Cr)=13％的马氏体耐蚀不锈铸钢脆性转变温度的影响。表ll—20为四种不同热处理规范对ZGl5Crl 3铸钢力学性能的影响。表11—21为不同回火温度下ZGl5Crl3铸钢的力学性能。表lI-22为不同回火温度下ZG30Crl3铸钢的力学性能。
    由表li-20～表ll—22可知，ZGl5Crl3、ZG30Crl3铸钢在300。C～600。C会出现回火脆性，故应尽量避免在此脆性区回火。图11—50为回火温度对ZG06Crl3Ni4Mo(CA一6NM)力学性能的影响。表11—23为马氏体耐蚀不锈铸钢的热处坪规范．
    ①退火后，炉冷。
    ②淬火保温时间至少30rain后，油冷或空冷。
    ③  回火温度不得采用370～595。C。
    ④CA一6NM为美国钢号，相当于ZG06Crl3Ni4M0。
    含有少量镍、钼、硅等合金元素的高强度低碳马氏体不锈钢铸件，经正回火处理后具有良好的综合力学性能、焊接性能和抗磨性能。广泛用于大型水轮机整铸或铸焊叶轮。其通常选用的热处理规范为950～1050。C正火+600～670。C回火。对大型铸件如水轮机叶轮的热处理规范各参数(／E火回火温度、保温时间及冷却速率等)必须预以严格控制，才能得到所规定的铸件性能要求。图ll—51～图ll-56为正火温度、保温时间、正火后的冷却速率、回火温度及钼、硅含量对ZGl0Crl3Nil高强度马氏体不锈铸钢性能的影响。
    2．铁素体不锈钢铸件的热处理  铁素体不锈钢铬的质量分数通常为16％～30％，加热时无相变，不能利用热处理来强化，所以对耐腐蚀要求不高的铸件，可在铸态使用。如需改善耐腐蚀性能和机加工性能，可施行退火。为避免脆性，退火温度不应低于540。C，也不能高于850。C，而且退火保温终了后应空冷或水冷，不宜随炉冷却。
    铁素体不锈钢铸件退火热处理特点：
    (1)高铬不锈钢铸件加热时易引起晶粒粗化，而使铸件变脆，易产生晶间腐蚀，故应避免过热。
    (2)铁素体不锈钢铸件在850。C以上高温快冷时被敏化而产生晶间腐蚀。故铁素体不锈铸钢的退火温度最好在850。C以下。
    (3)铁素体不锈钢铸件特别是含7．22(Cr)一z8％时，在加热到700～800。C产生d相而发脆。因此，退火后缓冷就易变脆。同时在370～540。C温度下加热也会产生脆性。
    3．奥氏体不锈钢铸件的热处理奥氏体类不锈钢铸件的铸态是奥氏体+碳化物或奥氏体+铁素体两相组织。为了使钢具有最佳的抗腐蚀性，一般该类铸钢件均需施行热处理。其热处理特点为：
   (1)固溶处理：将铸件加热到950～1175。C，使碳化物完全溶解。保温后淬入水、油或空气中，得到 单相组织。
    固溶温度的选择取决于钢中碳含量。含碳越高，所需固溶温度也越高。图11-57为Fe—Ni—Cr合金
碳溶解度曲线。常用奥氏体不锈铸钢的固溶处理规范见表ll—24。
    奥氏体不锈铸钢固溶处理的加热方式宜采用先低温预热，再快速加热到固溶温度的工艺，以减少加热过程中铸钢件表面与心部的温差。其保温时间决定于铸钢件壁厚。一般按每25mm壁厚保温lh计算，保证铸件各截面全部热透即可。
    固溶处理的冷却介质，可用水、油或空气。其中以水为常用。空气冷却仅适用于薄壁铸件。
    对于不能或不适宜采用固溶处理的奥氏体不锈铸钢，也可采用870～980。C保温24～48h后空冷的处理工艺。来改善钢的耐蚀性能。但此工艺对含碳量极低的不锈铸钢薄壁铸件或切削加工后需进行焊接的铸钢件不适用。
    (2)稳定化处理：奥氏体不锈钢铸件(18Crl8Ni型)虽经固溶处理后具有最佳的抗腐蚀性能。但当重新加热到500～850。C或铸件在此温度使用时，则钢中碳化铬又会重新沿奥氏体晶界析出，导致钢晶界腐蚀破坏或焊缝开裂缺陷。这种现象称之为敏化。为了提高这类奥氏体不锈铸钢的抗晶界腐蚀性能。一般添加钛、铌等合金元素，并在固溶处理后，再重新加热到850～930。C，快冷。这样钛和铌的碳化物首先从奥氏体中析出，从而阻止了碳化铬的析出，改善了钢在上述温度加热使用时的抗晶界腐蚀性能。
    4．沉淀硬化不锈钢铸件的热处理  沉淀硬化马氏体不锈钢一般含有形成硬化相的铜、铅、钼、钛等合金元素。这类元素在奥氏体中有较大的溶解度，而在马氏体中则很小。因此，沉淀硬化马氏体不锈钢热处理首先是进行固溶处理，使铸态析出的硬化相充分溶解。然后再进行沉淀硬化处理，使二次硬化相析出从而达到提高不锈钢铸件的强度并使之兼有良好耐腐蚀性能的目的。此外，固溶处理也会改善铸 钢件的切削加工性能。
    沉淀硬化不锈铸钢热处理特点：
    (1)固溶处理前，最好先缓慢预热到650。C，然后再快速升温。铸件也可高温装炉。表lI-25为不同壁厚铸件最高装炉温度。
    (2)固溶温度一般为I020～1060。C，保温时间按每25mm壁厚lh计算。固溶温度不宜过高，否则会因过热使钢的Ms点降低，增加钢中残余奥氏体，降低铸件强度。形状复杂的铸件，可将固溶温度降低到927。C。
    (3)为消除铸钢件中(特别是厚大件)存在的树枝状组织及成分偏析的不均匀性，最好在固溶前进行高温均匀化处理。均匀化的温度为l000～1150。C，保温时间根据铸件壁厚而定。列为不同铸件性能要求的时效处理规范。图11—58为时效温度对ZGCrl7Ni4Cu2(美国牌号7—4PH——见第6章)沉淀硬化不锈钢抗拉和屈服强度的影响。
    (5)为改善沉淀硬化不锈钢的力学性能，在固溶处理后采用700～810。C×2h空冷，再进行620。C×4h空冷两阶段热处理，其切削性能也有显著地改善。处理后铸钢件性能见表ii-27。