المعالجة الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي

إن العناصر الأساسية المستخدمة في سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي هي الكروم والنيكل. والدرجة التمثيلية هي الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المكون من الكروم والنيكل مع محتوى كروم يبلغ حوالي 18% ومحتوى نيكل يبلغ حوالي 8%. وتضمن نسبة عنصر الكروم والنيكل بشكل أساسي أن بنية الفولاذ هي أوستنيت مستقر. وقد تطور الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بسرعة. ومن أجل تلبية احتياجات الظروف المختلفة، تتم إضافة عناصر سبائك أخرى على أساس الفولاذ 18-8، مما يمنح هذا النوع من الفولاذ المقاوم للصدأ أداءً أفضل. يحدد الهيكل التنظيمي للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي أن خصائصه الميكانيكية تتميز بالقوة المنخفضة والمرونة العالية والصلابة. في معايير الفولاذ المقاوم للصدأ في بلدي، تكون قوة الشد المعطاة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عمومًا 480 ~ 520 نيوتن / مم 2، وبعضها 400 نيوتن / مم 2. وفقًا للمعيار، لا يتم إعطاء قيم اختبار التأثير لمطرقات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والمنتجات المدرفلة. في الواقع، يمكن أن تصل طاقة تأثير الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بعد المعالجة الحرارية للمحلول إلى 120J أو أعلى. لا يمكن تعديل الخصائص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عن طريق المعالجة الحرارية. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي من النوع 18-8 مقاوم للتآكل لوسائط الأكسدة مثل الهواء وحمض النيتريك المخفف أو حمض النيتريك متوسط ​​التركيز وحمض الكبريتيك المركز. يتمتع بمقاومة جيدة للتآكل في محاليل هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد البوتاسيوم ضمن نطاق واسع إلى حد ما من التركيزات ودرجات الحرارة. ومع ذلك، فهو ليس مقاومًا للتآكل في وسائط الاختزال مثل حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك، ولا في حمض النيتريك المركز. بالإضافة إلى ذلك، عندما يتم تبريد الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي ببطء في نطاق 850 ~ 400 درجة بعد التسخين، فإن كربيد الكروم سوف تترسب من حدود الحبوب، مما يتسبب في مناطق فقيرة بالكروم محليًا عند حدود الحبوب، وبالتالي يتسبب في التآكل بين الحبيبات. ترتبط مقاومة التآكل بين الحبيبات للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بمحتوى الكربون. فكلما انخفض محتوى الكربون، زادت مقاومة التآكل بين الحبيبات. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي حساس للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي. يلعب محتوى النيكل في الفولاذ دورًا مهمًا في تحسين مقاومة التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي. وفقًا للتركيب الكيميائي والغرض من المعالجة الحرارية، تشمل طرق المعالجة الحرارية المستخدمة عادةً للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي معالجة المحلول ومعالجة التلدين المستقر ومعالجة تخفيف الإجهاد ومعالجة التحسس.

(1) المعالجة الحرارية للمحلول

معالجة المحلول للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي هي طريقة معالجة يتم فيها تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة معينة حيث يتم إذابة الطور الزائد بالكامل في المحلول الصلب، ثم يتم تبريده بسرعة بعد الاحتفاظ به لفترة زمنية معينة. الغرض من المعالجة الحرارية للمحلول للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي هو إذابة كربيدات السبائك الناتجة أو المترسبة في خطوات المعالجة السابقة، مثل (FeCr) 23C6، وما إلى ذلك ومرحلة o في الأوستينيت، والحصول على بنية أوستينيتية واحدة (قد يحتوي بعضها على كمية صغيرة من 8 فيريت) لضمان أن المادة لها خصائص ميكانيكية جيدة ومقاومة للتآكل، والقضاء تمامًا على الإجهاد والتصلب الناتج عن العمل البارد. معالجة المحلول مناسبة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي من أي تركيبة ودرجة. يمكن أن تعمل معالجة المحلول على تحسين مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ بشكل كبير، والقضاء على التصلب الناتج عن العمل، وتقليل الصلابة، وما إلى ذلك. تتمثل تقنية المعالجة الرئيسية في تسخين الفولاذ إلى 1050 ~ 1150 درجة مئوية، ويتم حساب وقت الإمساك وفقًا لسمك المادة أو قطرها (حوالي 1 ساعة لكل 25 مم)، ويتم استخدام التبريد بالماء في الغالب للتبريد.

(2) المعالجة الحرارية للاستقرار

يتم ترتيب المعالجة الحرارية للاستقرار بشكل عام بعد المعالجة بالمحلول ويتم استخدامها بشكل شائع للصلب 18-8 المحتوي على التنتالوم والتنتالوم. الغرض من المعالجة الحرارية للاستقرار للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المحتوي على التنتالوم والتنتالوم هو زيادة فعالية التآكل بين الحبيبات. نظرًا لأن كربيد الكروم يذوب تمامًا، بينما لا يذوب كربيد التنتالوم تمامًا ولا يترسب بالكامل أثناء عملية التبريد، فمن المستحيل أن يشكل الكربون كربيد الكروم، وبالتالي القضاء بشكل فعال على حدوث التآكل بين الحبيبات. يتم ترتيب عملية المعالجة الرئيسية بشكل عام بعد المعالجة بالمحلول. يتم تسخين الفولاذ إلى 850 ~ 950 درجة ويتم عزله بالكامل. يعتمد وقت العزل على السُمك أو القطر (حوالي 2 ساعة لكل 25 مم من العزل). بعد العزل، يتم استخدام التبريد بالهواء أو التبريد بالفرن. لا يمكن تثبيت درجات الفولاذ بدون التنتالوم أو التنتالوم، وإلا فسيكون التأثير عكسيًا.

(3) معالجة حرارية لتخفيف التوتر

الغرض من المعالجة الحرارية لتخفيف الإجهاد للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي هو: 1. تحسين قوة طبقة المادة وقوة التعب دون تغيير مرونة المادة. 2. القضاء على ميل التآكل الإجهادي الذي قد يحدث بسبب الإجهاد الداخلي. عملية المعالجة الرئيسية هي: للغرض 1، يمكن تسخينه عند درجة حرارة أقل (300 ~ 350 درجة مئوية) لمدة 1 ~ 2 ساعة ثم تبريده بالهواء. للغرض 2، يجب أن تكون درجة حرارة التسخين أعلى من 800 درجة مئوية ثم تبرد بسرعة بعد العزل. بالنسبة للصلب المحتوي على التنتالوم أو التنتالوم، يتم استخدام التبريد البطيء بعد العزل.
(4) علاج التحسس

إن معالجة التحسس ليست في الواقع طريقة معالجة حرارية ينبغي استخدامها في عملية إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي أو منتجاته. بل هي إجراء يستخدم عند اختبار مقاومة التآكل بين الحبيبات للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. معالجة التحسس هي في الأساس معالجة تجعل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي أكثر حساسية للتآكل بين الحبيبات. في بعض المناسبات الخاصة للاستخدام، من أجل تقييم مقاومة التآكل بين الحبيبات للمادة بشكل أكثر صرامة، في بعض المعايير، يكون نظام التحسس للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي أكثر صرامة، ويتم استخدام أنظمة تحسس مختلفة وفقًا لدرجة حرارة الاستخدام المستقبلية لقطعة العمل ومحتوى الكربون في المادة وما إذا كانت تحتوي على عناصر التنتالوم. يتحكم البعض أيضًا في سرعة التسخين والتبريد لمعالجة التحسس. لذلك، عند تحديد ميل التآكل بين الحبيبات للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، يجب الانتباه إلى نظام التحسس المستخدم.

(5) تقوية الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي وتخفيف الضغط عن طريق المعالجة الباردة

لا يمكن تقوية الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بطرق المعالجة الحرارية، ولكن يمكن تقويته عن طريق التشوه الناتج عن العمل البارد (التصلب البارد، تقوية التشوه)، مما يزيد من القوة ويقلل من اللدونة. بعد تقوية التشوه الناتج عن العمل البارد، يتعرض الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي أو المنتجات (الزنبركات، البراغي، إلخ) لإجهاد معالجة كبير. يؤدي وجود هذا الإجهاد إلى زيادة حساسية التآكل الناتج عن الإجهاد عند استخدامه في بيئة تآكل ناتج عن الإجهاد ويؤثر على استقرار الأبعاد. لتقليل الإجهاد، يمكن استخدام معالجة تخفيف الإجهاد. بشكل عام، يتم تسخينه إلى 280 ~ 400 درجة والحفاظ عليه لمدة 2 ساعة ~ 3 ساعات، ثم تبريده بالهواء أو تبريده ببطء. لا يمكن لمعالجة تخفيف الإجهاد أن تقلل من إجهاد المنتج فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين قوة الصلابة والحد المرن دون تغيير كبير في الاستطالة.

(6) بعض الأمور التي يجب مراعاتها في المعالجة الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.

أولاً وقبل كل شيء، يجب الانتباه إلى الاختيار المعقول لدرجة حرارة التسخين لمعالجة المحلول للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. في المعيار المادي للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، يكون نطاق درجة حرارة تسخين المحلول المحدد واسعًا نسبيًا. في إنتاج المعالجة الحرارية الفعلية، يمكن اعتبار التركيبة المحددة والمحتوى وبيئة الاستخدام وشكل الفشل المحتمل وعوامل أخرى للفولاذ لتحديد درجة حرارة التسخين المثلى بشكل معقول. ومع ذلك، يجب توخي الحذر لمنع ارتفاع درجة حرارة تسخين الانصهار كثيرًا، لأنه إذا كانت درجة حرارة تسخين معالجة المحلول مرتفعة جدًا، فقد تنمو حبيبات المادة التي تم تنقيتها بالطرق والدرفلة. سيؤدي خشونة الحبيبات إلى بعض العواقب السلبية. ثانيًا، يجب الانتباه إلى تأثير معالجة التثبيت على أداء حالة المحلول الصلب. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الذي يحتوي على عناصر تثبيت، عندما يتبع معالجة التثبيت معالجة حرارية للمحلول الصلب، تميل الخصائص الميكانيكية إلى الانخفاض. تحدث هذه الظاهرة في القوة واللدونة والصلابة. قد يكون سبب انخفاض القوة هو أنه أثناء معالجة التثبيت، يتحد عنصر البورون القوي المكون للكربيد مع المزيد من الكربون لتكوين TiC، مما يقلل من درجة تقوية الكربون في محلول الأوستينيت الصلب. بالإضافة إلى ذلك، سينمو TiC أيضًا في عملية التسخين والعزل، مما سيؤثر أيضًا على القوة.
ثالثًا، يجب ألا تكون درجة حرارة التسخين لمعالجة التثبيت مرتفعة للغاية، وعادة ما يتم اختيارها بين 850 إلى 930 درجة. لا ينبغي إخضاع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي لمعالجات متعددة للمحلول الصلب، لأن تسخين المحلول الصلب المتعدد سيؤدي إلى نمو الحبوب ويؤثر سلبًا على أداء المادة. في الوقت نفسه، يجب الانتباه إلى التلوث أثناء المعالجة، وبمجرد التلوث، يجب اتخاذ تدابير للقضاء على التلوث.