304奥氏体不锈钢的热处理工艺研究

２００７年第４期　宝钢技术　

３０４奥氏体不锈钢高温氧化行为研究　

彭建国　，骆素珍　，袁敏　

（１．宝钢研究院，上海２０１９００；２．不锈钢分公司，上海２００４３１）　

摘要：针对３０４热轧卷高温氧化缺陷问题，通过ＳＥＭ，ＥＰＭＡ，ＸＲＤ，ＥＤＳ和ＸＰＳ分析了３０４热轧卷氧化皮　

的成分和结构，研究了３０４的氧化行为，探讨了大生产过程中卷取温度对３０４氧化行为的影响。研究表明３０４　

奥氏体不锈钢热轧卷的氧化皮结构比较致密，主要成分为铁铬尖晶石（Ｆｅ　…Ｃｒ　Ｏ　）。３０４的抗氧化性较强，温　

度低于９００￣Ｃ时，氧化极为缓慢；温度高于９００￣Ｃ后，氧化稳步增加。适当降低卷取温度，有利于３０４氧化皮的　

去除。　关键词：奥氏体不锈钢；氧化皮；氧化行为；温度　

中图分类号：ＴＧ１４２．７１文献标识码：Ｂ文章编号：１００８—０７１６（２００７）０４—００２９—０４　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　Ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　３Ｏ４　Ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ　Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　

Ｓｔｅｅｌ　ａｔ　Ｈｉｇｈ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　

Ｐｅｎｇ　Ｊｉａｎｇｕｏ　，Ｌｕｏ　Ｓｕｚｈｅｎ　，Ｙｕａｎｍｉｎ　

（１．Ｂａｏｓｔｅｅｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１９００，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　Ｓｔｅｅｌ　Ｂｒａｎｃｈ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２Ｏ０４３　ｌ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｄｅｆａｕｌｔ　ｏｆ　３０４　ｈｏｔ—ｒｏｌｌｅｄ　ｓｔｒｉｐ　ａｔ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃ．　

ｔｕｒｅ　ｏｆ　ｏｘｉｄｅ　ｓｃａｌｅ　ｏｆ　３０４　ｈｏｔ—ｒｏｌｌｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｉｐ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｗｉｔｈ　ＳＥＭ，ＥＰＭＡ，ＸＲＤ，ＥＤＳ　ａｎｄ　ＸＰＳ．Ｔｈｅ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　

304不锈钢的固溶处理热处理工艺

摘要

研讨了不合热处理工艺对304奥氏体不锈钢组织和机能的影响.304奥氏体不锈钢试块进行1050℃保温30min固溶处理,分离在水中和在空气中冷却.成果发明得出组织均为单相奥氏体,水中冷却不锈钢硬度更高,解释水冷后获得更大的内应力.原材料进行650℃保温60min敏化处理和800℃保温60min敏化处理,比较得出在800℃保温60min时更轻易产生晶间腐化.是以,304不锈钢热处理时应防止在敏化温度区间内较高温度逗留较长的时光.

奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢.钢中含Cr约18%.含Ni8%—10%.C约0．1%时,具有稳固的奥氏体组织.奥氏体不锈钢无磁性并且具有高韧性和塑性,但强度较低,不成能经由过程相变使之强化,仅能经由过程冷加工进行强化.如参加S,Ca,Se,等元素,则具有优越的易切削性.此类钢除耐氧化性.酸介质腐化外,假如含有Mo.Cu等元素还能耐硫酸.磷酸以及甲酸.醋酸等的腐化.此类钢中的含碳量若低于0．03%或含Ti.N,就可明显进步其耐晶间腐化机能.因为奥氏体不锈钢具有周全的和优越的分解机能,在各行各业中获得了普遍的运用［1—5］.

304奥氏体不锈钢作为一种用处普遍的钢,具有优越的腐化性.耐热性.低温强度和机械机能;冲压.曲折等热加工性好,无热处理硬化现象,无磁性.用于家庭用品（餐具.橱柜.汽锅.热水器）,汽车配件,医疗器具,建材,化学,食物工业,船舶部件.依据不合的请求,其经常运用的热处理工艺重要有：固溶处理.稳固化处理和去应力处理等［6,7］,由其运用的普遍性,其热处理工艺的研讨对临盆有很好的指点意义.1试验办法试验原材料为304奥氏体不锈钢（国内商标为0Cr18Ni9）化学成分为碳≤0．08%,硅≤1．00%,锰≤2．00%,磷≤0．045%,硫0．03%,镍8．0%—10．5%,铬18%—20%.原材料经由过程热轧而成,切割成直径20mm,高20mm的圆柱体试样.对试样分离在1050℃,保温30min空冷和水冷进行固溶处理,在650℃并保温1h段后空冷和800℃并保温1h空冷至室温,进行敏化处理.对原材料和热处理试样采取洛氏硬度计和金相显微镜进行硬度和金相组织剖析.

18-8奥氏体不锈钢热处理工艺---

由于含有较高的镍且在室温下呈奥氏体单相组织，所以它与Cr13不锈钢相北具有高的耐蚀性，在低温、室温及高温下均有较高的塑归和韧性，以及较好的冷作成型和焊接性。但室温下的强度较低，晶间腐蚀及应力腐蚀倾向较大，切削加工性较差。

奥氏体在加热时无相变,因此不能通过热处理强化。只能以提高钢的耐腐蚀性能进行热处理：

1)固溶处理；其目的是使碳化物充分溶解并在常温下保留在奥氏体中，从而在常温下获单相奥氏体组织，使钢具有最高的耐腐蚀性能。

固溶处理的加热温度一般均较高，在1050-1100C之间，并按含碳量的高低作适当调整。由于18-8不锈钢导热性很差，不仅要通过预热后再进行淬火加热,而且在固溶处理(淬火加热)时的保温时间要长。固溶处理时，要特别注意防止增碳。因为增碳将会增加18-8钢的晶间腐蚀倾向。冷却介质,一般采用清水。固溶处理后的组织一般是单相奥氏体,但对含有钛、铌、钼的不锈钢，尤其当是铸件时,还含有少量的铁素体。固溶处理后的硬度一般在135HBS左右。

2)除应力退火；为了消除冷加工后的残余应力，处理在较低的温度下进行。一般加热至250-425C，经常采用的是300-350C。对于不含钛或铌的钢不应超过450C，以免析出碳化铬而引起晶间腐蚀。

为了消除焊接后的残余应力,消除钢对应力腐蚀的敏感性,处理一般在较高的温度下进行。加热温度一般不低于850C。冷却方式，对于含有钛或铌的钢可直接在空气中冷却；对于不含有钛或铌的钢应水冷至500C以后再在空气中冷却。

3)稳定化处理；为了防止钛和铌的奥氏体不锈钢在焊接或固溶处理时，由于TiC和NbC减少而引起耐晶间腐蚀性能降低,需将这种不锈钢加热到一定温度后(该温度使铬的碳化物完圣溶于奥氏体，而TiC和NbC只部分溶解)再缓冷。在冷却过程中,使钢中的碳充分地与钛和铌化合,析出稳定的TiC和NbC，而不析出铬的碳化物，从而消除18-8奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向,这种处理过程称之为稳定化处理。

304奥氏体不锈钢热处理工艺实验研究

304不锈钢是一种常用的不锈钢材料，具有良好的耐腐蚀性和高温强度，广泛应用于航空航天、能源、化工、食品加工等工业领域。在工程应用中，为了获得良好的性能和组织结构，通常需要对不锈钢进行热处理。

热处理是指将材料加热至一定温度区间内，并在适当的条件下保温一段时间后，通过一系列冷却措施，使材料的结构和性能发生改变的工艺过程。

304不锈钢主要由奥氏体和铁素体组成，其中奥氏体是稳定的组织形态，具有良好的塑性和强度，而铁素体则是不稳定的组织形态，具有高硬度和脆性。

在研究中，通过对304不锈钢进行不同的热处理工艺，可以改变其组织结构和性能，从而获得满足工程应用要求的材料。

一种常用的热处理工艺是固溶处理。固溶处理是将304不锈钢加热至800~1000℃的温度区间内，使奥氏体中的铁素体完全溶解，然后在冷却过程中迅速冷却，从而得到高强度和高塑性的奥氏体。 在固溶处理过程中，加热温度的选择是十分关键的。过低的温度无法完全溶解铁素体，从而影响材料的性能；而过高的温度会导致奥氏体的粗化，降低材料的强度和耐腐蚀性。

此外，还可以进行还原退火处理。还原退火是将304不锈钢加热至800~1000℃的温度区间内，使奥氏体中的过渡金属元素（如铬、镍）还原成金属氧化物，从而提高不锈钢的耐腐蚀性能。

在实验研究中，可以通过金相显微镜观察样品的显微组织形貌，通过硬度测试仪测试样品的硬度，以及通过拉伸试验仪测试样品的引伸力和断裂强度等参数，评估不同热处理工艺对304不锈钢性能的影响。

在研究中，发现固溶处理后的304不锈钢具有较高的塑性和强度，适用于强度要求较高的工程应用。而还原退火处理后的304不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于耐腐蚀要求较高的工程应用。

总之，304不锈钢的热处理工艺对于获得满足不同工程应用要求的材料至关重要。通过合理选择热处理工艺和优化工艺参数，可以改善304不锈钢的性能，并提高其在工程领域的应用价值。