Аустенітну нержавіючу сталь неможливо загартувати термічною обробкою. Метою термічної обробки цих сплавів є усунення ефекту зміцнення холодною обробкою, повторне розчинення шкідливих вторинних фаз і зниження залишкової напруги до прийнятного рівня. Термічна обробка також може створювати рекристалізовані структури з меншим розміром зерен у холоднообробленої нержавіючої сталі.
Відпал розчину може пом’якшити матеріали після холодної обробки та розчинити вторинні фази, які можуть випадати в осад під час гарячої обробки або зварювання. Термін «повний відпал» зазвичай відноситься до матеріалу, що знаходиться в його оптимальному металургійному стані, з повним розчиненням вторинної фази і повною гомогенізацією металографічної структури. Повністю відпалена нержавіюча сталь має найкращу стійкість до корозії та пластичність. Через те, що відпал твердого розчину проводиться при високих температурах, відпал у повітряному середовищі може призвести до утворення на поверхні окалини, яку необхідно видалити шляхом зняття накипу або травлення для відновлення корозійної стійкості поверхні.
підготувати
Перед відпалом необхідно видалити поверхневий жир, масло, ріжучу рідину, формувальне мастило, кольорові маркери та інші забруднювачі. Відпал може спричинити «випалювання» забруднювачів на поверхні, тому їх необхідно подрібнити, інакше їх важко видалити. Проникнення забруднюючих речовин, що містять вуглець, на поверхню може спричинити карбонізацію або сенсибілізацію, що може легко призвести до міжкристалітної корозії під час використання. Тому очищення поверхні перед термообробкою має вирішальне значення для забезпечення якості продукції. Методи очищення включають замочування або розпилення хімічних реагентів. Миючі засоби, які використовуються для знежирення нержавіючої сталі, включають гарячі лужні розчини та хімічні розчинники.
Необхідно уникати забруднення поверхні металами з низькою температурою плавлення, такими як свинець, мідь і цинк. Під час відпалу вони можуть спричинити інфільтрацію меж зерен, що призведе до так званого окрихчення рідкого металу та міжкристалічного розтріскування. Тому перед високотемпературною обробкою, такою як відпал і зварювання, необхідно очистити поверхню від залишків забруднюючих речовин.
температура
Мінімальна температура відпалу відноситься до найнижчої температури, при якій мікроструктура гомогенізує та розчиняє карбіди та інтерметалічні виділення. Для повного розчинення осадів і відновлення корозійної стійкості температура відпалу повинна бути вище цієї температури. Верхня межа температури відпалу базується на відсутності викривлення, уникненні надмірного росту зерна та мінімізації кількості окалини, яку важко очистити, наскільки це можливо. У наступній таблиці наведено мінімальні температури відпалу для деяких аустенітних нержавіючих сталей. Високоефективна аустенітна нержавіюча сталь потребує гомогенізації своєї мікроструктури при високих температурах, тому температура їх розчинного відпалу вища, ніж у стандартної аустенітної нержавіючої сталі.
час відпалу
Підтримання температури відпалу розчину протягом 2-3 хвилин достатньо для розчинення невеликої кількості карбідів та інших вторинних фаз, а також може пом’якшити холодноформований матеріал. Під час відпалу розчину, щоб гарантувати, що заготовка досягає температури відпалу розчину ззовні всередину, час ізоляції зазвичай становить 2-3 хвилин на міліметр товщини. Якщо кількість преципітатів велика, особливо з χ і σ у фазі, необхідно збільшити час ізоляції.
Якщо час відпалу розчину надто довгий або температура надто висока, буде утворюватися велика кількість оксидної оболонки, що ускладнить і буде дорогим очищення. Тривалий відпал також збільшує можливість некваліфікованої розмірної деформації під час процесу термічної обробки. Високий вміст молібдену та високоефективна аустенітна нержавіюча сталь швидко утворюють оксидні накипи в печі з природною вентиляцією. Триоксид молібдену зазвичай випаровується і залишає поверхню у вигляді газу. Якщо випаровування гальмується, рідкий триоксид молібдену буде накопичуватися на поверхні, прискорюючи процес окислення. Це те, що називається «інтенсивним окисленням». Заходи щодо мінімізації окислення сталі з високим вмістом молібдену включають:
• Уникайте умов, які перешкоджають випаруванню (надто щільне заповнення та занадто щільне ущільнення печі);
• Матеріали з сильною окалиною не підлягають повторному відпалу;
• Уникайте тривалого перебування в середовищах вище мінімальної температури відпалу;
• Використовуйте найнижчу можливу температуру відпалу;
• Використовуйте захисну атмосферу.
атмосфера
Повітря та окислювальні гази згоряння утворюють найбільш економічну та ефективну атмосферу для відпалу нержавіючої сталі. Однак оксидну оболонку, утворену повітряним відпалом, необхідно видалити, щоб відновити стійкість до корозії. Захисні атмосфери, такі як аргон, гелій, водень, крекінг-аміак, суміш водню/азоту та вакуум, можуть зменшити утворення оксидних накипів, але вартість є відносно високою. Яскравий відпал зазвичай виконується у водні або крекінг-аміаку з точкою роси -40 градус C або нижче. За нормальних робочих умов відпал у захисній атмосфері не призведе до появи видимої оксидної оболонки, тому немає необхідності очищати її після відпалу.
охолодження
Щоб запобігти випаданню карбіду хрому або інших інтерметалічних фаз, аустенітна нержавіюча сталь може потребувати швидкого охолодження після відпалу. Необхідність швидкого охолодження та вибір методу охолодження залежать від розміру поперечного перерізу та сорту.
У переважній більшості випадків 304L і 316L з тонкими зрізами не будуть виділяти шкідливі фази після повітряного охолодження. Зі збільшенням розміру поперечного перерізу, вмісту вуглецю та вмісту сплаву потреба у швидкому охолодженні також зростає. Високоефективна аустенітна нержавіюча сталь вимагає швидкого охолодження незалежно від товщини. Загальні методи охолодження включають примусове охолодження повітрям, охолодження розпиленням води або охолодження водою. Після вакуумного відпалу загартування інертним газом не призведе до утворення оксидної оболонки.
Якщо відпалений матеріал все ще потребує гарячої обробки, такої як зварювання, найкраще після відпалу виконати максимальне охолодження, наприклад загартування водою. Це може зробити матеріал кращим стійким до несприятливих впливів, викликаних наступними термічними циклами. При виборі методів охолодження слід враховувати можливі деформації та нові залишкові напруги.
Очищення після відпалу
Через високий вміст хрому в термічно обробленій оксидній оболонці вміст хрому в металі, що прилягає до оксидної оболонки, зменшується, що призводить до зниження корозійної стійкості. Щоб повністю відновити корозійну стійкість, необхідно видалити оксидну оболонку і поганий металевий шар хрому.
Найпоширенішим методом очищення є дробеструйна обробка для видалення окалини з наступним промиванням кислотою для видалення поганого металевого хрому. Найпоширенішим методом травлення нержавіючої сталі є травлення зануренням, яке також можна виконувати розпиленням, гелем і маззю.
Кислота, яка використовується для маринування, дуже шкідлива, тому її слід використовувати відповідно до правил безпеки (провітрювання, використання захисних окулярів і рукавичок, захисний одяг тощо). Заготівлю після травлення необхідно нейтралізувати і ретельно промити великою кількістю чистої води з низьким вмістом хлору. Збирайте та утилізуйте відпрацьовану рідину окремо відповідно до місцевих правил поводження з небезпечними відходами.