Värmebehandlingsegenskaper och prestandaegenskaper hos ferritiskt och martensitiskt rostfritt stål
3. Ferritiskt rostfritt stål
Ferritiskt rostfritt stål har krom som huvudelement, med en halt på 12% till 30% Cr. Denna typ av stål har en enfasstruktur, ingen fasövergång och starka magnetiska egenskaper. Dess vanliga stålkvalitet är 430. Det billigare rostfria stålet typ 409 utvecklades av USA på 1960-talet för att minska kostnaderna för rostfritt stål. Det används ofta i ljuddämpare och avloppsrör för bilar och motorcyklar, och är också i kategorin ferritiskt rostfritt stål.
Denna typ av stål har låg hållfasthet och kan, liksom austenitiskt stål, inte förstärkas genom värmebehandling. Dessutom är korntillväxten som orsakas av värmebehandling snabbare än för austenitiskt stål och kornstorleken är större. Därför bör temperaturen inte vara för hög för att undvika korntillväxt och austenitfasomvandling under värmebehandlingen. I allmänhet överstiger värmebehandlingens maximala temperatur inte 850 grader. Tabell 4 visar temperaturområdet för ferritiska rostfria stål.
Tabell 4: Temperaturintervall för ferritiska rostfria stål
När ferritiskt rostfritt stål bearbetas är det nödvändigt att hålla uppehållstiden vid en temperatur på 370 till 550 grader, särskilt ferritiskt rostfritt stål med högt-krom. Om materialet hålls vid ett temperaturområde på 370 till 550 grader under lång tid är det lätt att utveckla en 475 graders brott, det vill säga hårdheten ökar, töjningen minskar avsevärt eller blir noll, och materialets korrosionsbeständighet minskar också. Experiment har visat att efter att 27Cr-stål värmts upp till 475 grader i 100 timmar, ökar materialets draghållfasthet vid rumstemperatur med 50 %, sträckgränsen ökar med 150 %, och töjningen blir noll. Dessutom är svetsprestandan för detta stål inte bra (kornen i den svetsvärmepåverkade zonen är imponerande och spröda).
4. Martensitiskt rostfritt stål
Egenskaperna hos martensitiskt rostfritt stål skiljer sig mycket från de två första typerna av rostfritt stål. Denna typ av rostfritt stål har en annan fasomvandlingspunkt och kan härdas genom härdning. På grund av dess höga krominnehåll och goda seghet kan dess styrka och seghet dessutom justeras inom ett brett intervall under anlöpning. Därför kan martensitiskt rostfritt stål användas som konstruktionsstål och verktygsstål.
När martensitiskt rostfritt stål används som verktygsstål är det i härdande tillstånd. För härdning måste temperaturen höjas över den kritiska punkten så att karbiderna kan omvandlas till austenit. När temperaturen höjs för att smälta karbider saktar koldiffusionshastigheten ner. För att få en enhetlig austenitstruktur är uppvärmningstemperaturen vanligtvis 50 grader högre än den kritiska temperaturen, och en viss hålltid krävs för att karbiderna ska smälta helt och jämnt. Naturligtvis kommer uppvärmning under för lång tid eller vid för hög temperatur att orsaka ojämn martensitbildning och öka den resterande austenitstrukturen, och därigenom generera inre spänningar i materialet på grund av skillnaden i expansion. Martensitiskt stål är en typ av stål som är känsligt för termisk sprickbildning. Den har låg värmeöverföring vid låga temperaturer och är mycket benägen att spricka vid snabb uppvärmning. Därför, när man använder material med stora delar, bör det förvärmas och sedan kylas snabbt. Tabell 5 visar härdningstemperaturerna för martensitiska rostfria stål.
Tabell 5: Anlöpningstemperaturer för martensitiska rostfria stål
Vid användning som konstruktionsstål bör härdning (härdning och glödgning) utföras i enlighet med härdning. Martensitiskt rostfritt stål har temperament sprödhet, och temperaturen bör inte vara lägre än 580 grader. Vid kylning från anlöpningstemperaturer används ofta oljesläckning för att undvika spröd värme; Det bör noteras att martensitiskt rostfritt stål bör glödgas kort efter härdning.
5. Vitring-härdande rostfritt stål
Även om austenitiska, ferritiska och martensitiska rostfria stål används i stor utsträckning, har de fortfarande vissa svårigheter att användas som konstruktionsstål. Austenitiskt rostfritt stål har en låg sträckgräns på endast cirka 200N/mm2 och är ännu inte lämpligt för användning som konstruktionsstål. Även om martensitiskt rostfritt stål kan erhålla hög sträckgräns genom värmebehandling såsom glödgning och härdning, är dess korrosionsbeständighet dålig. För applikationer som kräver hög korrosionsbeständighet och hög hållfasthet har en ny typ av Cr-Ni rostfritt stål utvecklats - väderhärdande-härdande rostfritt stål (även kallat PH rostfritt stål).
Värmebehandlingen av den nya typen av rostfritt stål inkluderar glödgning, full glödgning, lösningsglödgning, åldringsglödgning och transformationshärdning. Dess egenskaper är:
• Den är mjuk när den är mogen och kan lätt omarbetas.
• De erforderliga egenskaperna kan erhållas genom lämplig åldringsbehandling.
• Den har samma korrosionsbeständighet som liknande rostfria stål, med förbättrad motståndskraft mot spänningskorrosionssprickor.
• Transformationssläckning är processen att släcka under en viss temperatur. Det mest använda rostfria stålet för utfällningshärdning är martensitiskt och dess stålkvalitet är 631 (0Crl7Ni7A1). Anlöpningen av denna typ av stål innebär att man först använder en lösning, värmer upp materialet till 1000-1100 grader och kyler det sedan snabbt, och utför sedan åldringsbehandling vid olika temperaturer enligt de olika kraven på verktygsmaskinen, såsom 621 grader, 565 grader och 510 graders åldring.
Av ovanstående analys kan man se att glödgningen av rostfritt stål är komplex. Olika glödgningsmetoder bör användas beroende på egenskaperna hos olika stålkvaliteter för att möta användarnas olika krav.
