【正文】 氣淬真空熱處理爐 早期的氣冷真空爐是單室型的，只能在加熱室內(nèi)進行冷卻，它的缺點是件冷卻速度緩慢，此時不僅需要冷卻 _工件，而且加熱室也同時被冷卻下來，所以冷卻時間要長一些。它與裝爐 360kg 的間歇式爐子相比，后者每三小時一爐，所以連續(xù)式比間 歇式效率高出一倍。這種爐子由預(yù)備室、加熱室、冷卻室組成。前一爐工件冷卻好后由冷卻室出爐。 在通常的真空爐中，由于加 .熱室不能暴露在大氣中，所以必須有準(zhǔn)備室，而且準(zhǔn)備室也必須介入真空。如果采用半連續(xù)式真空護，工件在冷卻的同時，就能把下一 爐 工件裝入加熱室，這不僅可以提高工作效率，還可以提高熱能利用率。采用豎式爐處理小形工件多層裝料時，料筐層次過常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 25 頁 共 51 頁 多會影響質(zhì)量，淬火冷卻不易均勻，操作也不方便。 圖 海斯?fàn)t簡介 圖 爐內(nèi)壓力與消耗電力和加熱室外壁溫度的影響 （ 1）間歇式真空熱處理爐 伴隨著真空熱處理爐的適用范圍在不斷擴大，出現(xiàn)了各種類型的間歇式真空熱處理爐，其基本有兩種一種是臥式，一種是立式。如在單室爐內(nèi)進行氣淬時工件可原地不動，進行氣冷淬火，如圖 加熱室的外壁和真空容器之間采用真空絕熱，因此加熱室內(nèi)的熱量難以逸出，熱損失小。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡中 .容易制造，但由于真空容器受高溫強度的限 .制，最高使用溫度不能超過 950℃ ，又因容器內(nèi)的工件是被間接加熱，所以它的熱效率很差。根據(jù)處理溫度的不同，有時不能使用絕緣物。因此，真空爐應(yīng)為大電流、小電壓的設(shè)計。 其次是放電問題。所以在爐內(nèi)漏氣時，應(yīng)使用干燥的空氣、氮氣等。因此，在不用高真空的大多數(shù)常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 23 頁 共 51 頁 情況下，也不用油擴散泵系。氈等保溫材料。此外該爐還有需要在氫氣氛中加熱等要求，所以設(shè)計時應(yīng)考慮更高溫度下的變形?？紤]到熱損失、變形，各反射板間用隔板組合，把它們連為一體。材質(zhì)與加熱器的相同或相近。螺絲的松弛引起的接觸不良，會造成電極、發(fā)熱體熔化等事故，所以定期對爐內(nèi)進行目測檢查極為重要。在設(shè)計上，與其幾何學(xué)形狀相比，機械加工后控制所要的電阻值更加重要。石墨發(fā)熱體形狀有棒狀、板狀、筒狀、線圈狀、布狀等，可根據(jù)工件的形狀、均熱、耐久性等進行設(shè)計。排氣系統(tǒng)可以選擇帶冷凝閥的油擴散泵系、渦輪泵、低溫泵系等。使用一般金屬加熱器根據(jù)使用溫度、壓力、升溫速度等選擇涂料材質(zhì)，應(yīng)考慮 Cr、 Si 、 Mn等的揮發(fā)和耐熱情況。 內(nèi)熱爐的發(fā)熱體和保溫材料通常分 a. 發(fā)熱體 內(nèi)熱式金屬系加熱器最簡單的加熱方法是使微型加熱器、發(fā)熱管、紅外線燈等發(fā)熱體的外殼，在真空中進一步間接加熱 。 常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 21 頁 共 51 頁 （ 2）內(nèi)熱式真空熱處理爐 內(nèi)熱式是在真空容器內(nèi)有發(fā)熱體和熱絕緣物，容器自身為水冷。這種熱處理爐的熱效率差，冷卻時間也長。使用立式或臥式真空爐要根據(jù)工件的形狀、變形、支撐方法、裝卸方式、平臺面積等選擇。小銹鋼無 475℃ 脆性，但有碳化合物和 σ 相析出引起的變脆現(xiàn)象，鍛后可正常空冷。用石墨加煤汕或低粘性礦物油（鉛和硫含量低 )潤滑。始鍛溫度 1100～ 1150℃ ，終 鍛溫度 850～ 920℃ 。 常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 20 頁 共 51 頁 b 毛壞加熱。研磨變形型槽和飛邊槽（提高壽命 25%） 。錘上用取 HRC40～ 47，水壓機用取HRC47～ 55。 b 模具材料。利用現(xiàn)代物理模擬技術(shù)，可以用少量的、小型的試驗替代傳統(tǒng)的大量的、大型的工業(yè)試驗，不但節(jié)約了人力、物力、財力，還可以研究連鑄生產(chǎn)實際中難以直接進行實驗研究的高難復(fù)雜問題。 。 b. 物理模擬 冷態(tài)物理模擬。數(shù)值模擬的研究任務(wù)在于建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過恰當(dāng)?shù)臄?shù)值方法，利用計算機來求解這些模型，得到能反映過程規(guī)律、指導(dǎo)實踐的結(jié)果。 （ 2）用可行的實驗設(shè)備對連鑄過程中的金屬凝固行為進行物理模擬，研究不銹鋼的高溫物 理性能及各種工藝參數(shù)對不銹鋼凝固行為和凝固組織的影響，進而為改善連鑄工藝、提高鑄坯質(zhì)量提供依據(jù) 。連鑄過程也是一個工業(yè)化連續(xù)過程，這就決定了若采用工業(yè)化試驗來優(yōu)化工 藝參數(shù)，必然要面臨費時、費力和需要大量資金投入的問題?？梢酝ㄟ^界面響應(yīng)函數(shù) (Interfaceresponsefunction,IRF)計算出不同的相析出時的界面溫度。 （ 2）奧氏體不銹鋼穩(wěn)態(tài)凝固時，首先是鐵素體平界面生長，然后通過固態(tài)相變轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體 。計算公式如下： Cr=% Cr+a(%Si)+b(%Mn)+c(%Ti)+d(%Nb) Ni=%Ni+e(%Mn)+f(%C)+g(%N)+h(%Cu) 不同研究者采用的影響系數(shù)列于表 表 不同元素對 Cr 當(dāng)量和 Ni 當(dāng)量的影響系數(shù)表 a b c d e f g h 1 30 30 1 30 30 1 2 30 30 3 2 22 1 1997 年以后 W. Kurz 所領(lǐng)導(dǎo)的團隊發(fā)表了大量研究 FeCrNi 合金及 FeCr合金凝固過程的文章，主要有以下研究結(jié)果： （ 1）隨著 Ni 含量的增加或生長速率的增加，發(fā)生鐵素體到奧氏體的轉(zhuǎn)變隨著 Ni 含量的減小或生長速率的減小，發(fā)生奧氏體到鐵素體的轉(zhuǎn)變。奧氏體不銹鋼中，不同的元素對鐵素體和奧氏體的形成有著不同的作用 :以 Cr 為代表的為鐵素體穩(wěn)定元素，促進鐵素體的形成，這類元素主要包括 Cr, Mo, Si, Ti, V, W 等 。 鉻鎳偽二元相圖中凝固模式的相對位置及其凝固組織與溶質(zhì)偏析的關(guān)系，認為隨著鉻鎳比的增加，鐵素體形貌從共晶狀轉(zhuǎn)變?yōu)楣羌軤?，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l狀。 希望通過此論文的書寫，借此論文的機會，以寫論文的形式去讓我對不銹鋼有個更徹底的了解，為今后工作做一個鋪墊，希望在今后的 學(xué)習(xí)過程中能在不銹鋼熱處理方面能盡自己的一份力，爭取能取得一定的成績。 本論文的目的與意義 本文主要介紹了奧氏體不銹鋼 1Cr18Ni9Ti 的熱處理， 不銹鋼，特別是奧氏體不銹鋼 1Cr18Ni9Ti 它能應(yīng) 用于其他鋼不能應(yīng)用的地方，并且應(yīng)用的范圍很廣，這就是我們研究它的原因。先是太原工大王 寶、孫咸等人在前期工作的基礎(chǔ)上研究了不銹鋼焊條工藝設(shè)計的基本原則和途徑，在不銹鋼焊條設(shè)計理論上取得了重要突破，并因此獲得 2020 年國家科技進步二等獎；后是冶金部建筑研究總院唐伯鋼在九十年代中期消化吸收國外的先進技術(shù)，成功完成國產(chǎn)不銹鋼新型焊條的系列化改進提高，并成功興辦北京金威焊材有限公司，做到理論與實踐的完美結(jié)合，自 1994 年始生產(chǎn)至今，其不銹鋼焊條生產(chǎn)已達年產(chǎn) 3000 噸以上。近年來我國不銹鋼的消費量快速增長， 2020 年國產(chǎn)不銹鋼焊條已超過 35000 噸，預(yù)計 2020 年國產(chǎn)不銹鋼焊條將達 50000 噸左右。全世界不銹鋼的消費總量達 3500 萬。目前日本對韓國的廢不銹鋼出口基地主要有三個港口，它們是：北九州、 SakaiSemboku 和 Onahama。關(guān)東地區(qū)也是日本最大的鎳基廢不銹鋼生產(chǎn)基地，估計每月的產(chǎn)量大約為 2 萬噸，占日本廢不銹鋼產(chǎn)量的 40%。 日本廢不銹鋼利用 日本川崎地區(qū)在 4 月中下旬分 2 次對韓國不銹鋼廠總計出口 1200 噸鎳價廢不銹鋼，每次 600 噸，這是首次從關(guān)東地區(qū)如此大批量的出口鎳基廢不銹鋼。 自立項之初即規(guī)劃年產(chǎn)量在 50～ 80 噸，投產(chǎn)十幾年來，生產(chǎn)經(jīng)營欣欣向榮產(chǎn)量穩(wěn)步上升，已于日前突破年產(chǎn)量 萬噸大關(guān)。 國內(nèi)外彩色不銹鋼著色技術(shù)的研究與應(yīng)用，在 1972 年以前處于試驗研究階段， 1972 年開始進入工業(yè)生產(chǎn)，但同時又由于在著色膜的性能、顏色控制、環(huán)境影響等方面的不足，仍然在進行研究改進。 國內(nèi)外不銹鋼的發(fā)展情況 國內(nèi)外不銹鋼發(fā)展主要在一些方面，如彩色不銹鋼、不銹鋼精煉劑、廢不銹鋼的處理及不銹鋼焊條的發(fā)展： 彩色不銹鋼 不銹鋼著色技術(shù)起源于英國伯明翰國際鎳公司歐洲研究開發(fā)中心，第一項不銹鋼著色技術(shù)主要是把不銹 鋼著成黑色，并取得專利； 1939～ 1941 年，又相繼提出了三個專利，這些專利報導(dǎo)了在硫酸和鉻鹽溶液中，使不銹鋼著成黑色、深常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 11 頁 共 51 頁 藍、青銅、黃色和巧克力色等多種顏色的方法，以及加速著色反應(yīng)，提高染色膜光澤，使著色膜硬化的方法等，由于種種缺陷，這些方法一直未能被推廣應(yīng)用，直到 1972 年，英國歐洲有限公司 (國際鎳公司 )發(fā)明了著名的因科法 (INCO)，不銹鋼著色技術(shù)才開始進入大規(guī)模商品化生產(chǎn)， 1973 年英國不銹鋼設(shè)備服務(wù)公司建立了第一個不銹鋼染色的中間工廠， 1978 年該公司建設(shè)有年產(chǎn) 60 萬平方英尺的黑色不銹鋼工廠， 1980 年克寧公司建設(shè)有年產(chǎn) 100 萬平方英尺的彩色不銹鋼工廠。在海岸和港灣地區(qū)，大量外來的團塊和淤泥進入冷凝器管道，特別容易造成嚴(yán)重障礙，這種情況必須采取措施加以排除。如果設(shè)計方案中規(guī)定非用來盛海水不可，那么就必須考慮采取陰極保護系統(tǒng)以控制縫隙腐蝕的發(fā)展。在使用之前，必須進行細致的檢查板材是否有缺陷并進行徹底的清潔處理和鈍化處理。 常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 10 頁 共 51 頁 對于海運化學(xué)制品的容器，采用不銹鋼的目的主要是考慮到它的耐腐蝕性，這與陸地化學(xué)制品的 儲運是不同的。當(dāng)泵工作時，鑄鐵箱的陰極保護作用下一定能使下銹鋼極化，但流動的水維待了陰極保護作用。 泵早已觀察到離心泵在海水工作的條件下，如采用不銹鋼構(gòu)件，則能顯示出一定的可靠性。相當(dāng)于成分為 410 型不銹鋼的鑄造推進器也經(jīng)常披選用，并在其它方面得到廣泛應(yīng)用如用于破冰船等。如果由于美觀或其它方面的原因，這種發(fā)黑也可以通過打磨去除。以 410型為代表的馬氏體鋼和 430型為代表的鐵素體鋼，在海洋條件下，數(shù)月內(nèi)便會生銹。奧氏體和馬氏體不銹鋼很久以來就用于航海動力裝置 上的過熱器管道以及透平機葉片。不銹鋼不僅使用壽命長，而且是制作俘凸給構(gòu)的好材料，這樣可以加強建筑物的造型美，故往往是廣場的主要標(biāo)志。其建筑措施采用不銹鋼作幕墻。在選擇遮蓋材料時，還特別強調(diào)了材料的不反光性。為滿足上述要求，設(shè)計者選用 (1525cm)201 型不銹鋼格板 ， 將格板固定在垂直柱子上，使內(nèi)外交錯造成重疊布局．為增強建筑設(shè)汁效果，交錯的外格板上采用浮面光潔度，外圍的成行柱格板采用普通 2B 光潔度，所有 里面的格板均為 2D光 潔 度。正是因為這種材料容易成形，耐用美觀，故許多建筑師選用不銹鋼不僅單純把它作為一種保護層，而是作為總體設(shè)計的組成部分。互相連接的不銹鋼板都經(jīng)過拋光和著色打磨使墻壁具有一致的色凋和反光性。長期以來采用的主要材料混凝土需要每年修補和涂刷，尤其是在北方地區(qū)．用碳鋼并加涂層建造的游泳池每年也需要大面積的擦洗和涂刷，上述兩者都增加了游泳池一筆可觀的使用開支。為保養(yǎng)和維持建筑物內(nèi)外結(jié)構(gòu)處 于良好狀態(tài)的費用更加猛漲得驚人。 早期，不銹鋼用于建筑方面只局限在某些場合，即在過去認為沒有適當(dāng)材料的場合建筑師們正在尋求一種有特殊作用的新材料。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性和耐蝕性能，在氧化性和還原性介質(zhì)中耐蝕性均較好，用來制作耐酸設(shè)備，如耐蝕容器及設(shè)備襯里、輸送管道、耐硝酸的設(shè)備零件等。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。 馬氏體 不銹鋼 強度高，但塑性和可焊性較差。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種 類不銹鋼。 不銹鋼的分類：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼及沉淀硬化不銹鋼等。 不銹鋼不易產(chǎn)生腐蝕、點蝕、銹蝕或磨損。英國科學(xué)家布享利 固溶處理溫度視鋼的合金化程度而定：無鉬或低鉬鋼種應(yīng)較低（ ≤1100℃ ） ，而更高合金化的牌號如 00Cr20Ni18Mo6CuN、 00Cr25Ni22Mo2N等宜較高 （ 1080～ 1150℃ ） 。 奧氏體不銹鋼也可生產(chǎn)鑄件。銹鋼熱裂紋敏感性較強，鋼錠開坯時要小變形、多道次，鍛件宜堆冷。 鉻鎳奧氏體不銹鋼優(yōu)良的熱塑性使其易于施以鍛造、軋制、熱穿孔和擠壓等熱加工，鋼錠加熱溫度為 1150～ 1260℃ ，變形溫度范圍一般為 900～ 1150℃ ，含銅、氮以及用鈦、鈮穩(wěn)定化的鋼種偏靠低溫，而高鉻、鉬鋼種偏靠高溫。高硅的奧氏體不銹鋼濃硝酸具有良好的耐蝕性。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的 18Cr8Ni 鋼和在此基礎(chǔ)上增加 Cr、 Ni 含量并加入 Mo、 Cu、 Si、 Nb、 Ti 等元素發(fā)展起來的高 CrNi 系列鋼。最后文章對不銹鋼熱處理后的檢驗也做了 介紹，主要為金相、力學(xué)性能等方面的檢驗。本論文主要對奧氏體不銹鋼 1Cr18Ni9Ti熱處理過 程及其耐蝕性的研究，包括鍛造、預(yù)先熱處理、固溶處理、穩(wěn)定化處理等材料成型的完整的熱處理過程的介紹。 畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要 摘要 奧氏體不銹鋼，是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強度較低，不可能通過相變使之強化，僅能通過冷加工進行強化，如加入 S， Ca，Se， Te 等元素，則具有良好的易切削性。本文還對不銹鋼 1Cr18Ni9Ti 的化學(xué)熱處理、表面處理進行了一些介紹，表出面處理使其性能有更大的提高。鋼中含 Cr 約 18%、Ni8%~10%、 C 約 %時，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。此類鋼中的含碳量若低于 %或含 Ti、Ni，就可顯