【正文】 但經(jīng) 650℃保溫 1 小時(shí) (敏化處理 )晶界處有。有些零件用 1Cr18Ni9Ti 鋼制造，毛坯厚度 60mm，而且需經(jīng)晶界腐蝕試驗(yàn)證明無(wú)晶界腐蝕傾向。經(jīng)穩(wěn)定化處理后的奧氏體不銹鋼便大大降低了晶間腐蝕的可能性。為了使鋼達(dá)到最大的穩(wěn)定度，還應(yīng)作穩(wěn)定化處理，即將構(gòu)件加熱至 900℃ 使Cr23C6充分溶解到奧氏體中，而此時(shí)讓鈦和鈮充分形成非常穩(wěn)定的碳化鈦和碳化鈮。在奧氏體不銹鋼冶煉時(shí)加入數(shù)倍于含碳量的鈦或鈮元素，可在形成 Cr23C6之前優(yōu)先形成鈦或鈮的碳化物，這些碳化物幾乎不固溶于奧氏體中。對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼材，穩(wěn)定化處理的作用是將鋼絲中的大部分殘余應(yīng)力消除，使絞線結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，切斷時(shí)不松散，彈性極限提高，在長(zhǎng)期保持張力下服役時(shí)應(yīng)力損失（松弛）較低。 188 不銹鋼穩(wěn) 定化退火 ,一般是加熱到 850880℃ ，保溫 26h，隨后進(jìn)行空冷或爐冷。 奧氏體不銹鋼 1Cr18Ni9Ti 的穩(wěn)定化處理 穩(wěn)定化處理 ， 為了防止鈦和鈮的奧氏體不銹鋼在焊接或固溶處理時(shí)，由于TiC 和 NbC 減少而引起耐晶間腐蝕性能降低 ,需將這種不銹鋼加熱到一定溫度后(該溫度使鉻的碳化物完圣溶于奧氏體，而 TiC 和 NbC 只部分溶解 )再緩冷。由十奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱率低，對(duì)十?dāng)嗝孑^大的材料，無(wú)論怎樣快冷，中心部位的冷卻程度仍然很慢，往往因碳化物析出較多發(fā)生敏化。 由 十不銹鋼中的鉻形成的鉻基氧化物在酸洗中較難去除，因此在熱處理時(shí)要控制鉻基氧化物的形成，對(duì)十有特殊要求的不銹鋼，可采用光亮退火形式進(jìn)行熱處理。 就加熱時(shí)間 而 言，不銹鋼的導(dǎo)熱率低 （ 特別是在低溫時(shí) ） ，升到高溫后 （ 700800℃） 導(dǎo)熱率才有提高。從這個(gè)角度而 言，加熱溫度越高越好，但加熱溫度偏高同時(shí)又可能引起晶粒過(guò)分長(zhǎng)大、氧化鐵皮增厚等缺陷。表 為奧氏體不銹鋼的參考退火溫度。由 于 該鋼種不發(fā)生相變，其熱處理就是加熱到高溫 (一般在 1000℃ 以上 )，奧氏體再結(jié)晶的同時(shí)，使在加工中產(chǎn)生的碳化物和。固溶處理后的硬度一般在 135HBS 左右。冷卻介質(zhì) ,一般采用清水。固溶處理時(shí)，要特別注意防止增碳。固溶處理的加熱溫度一般均較高，在 10501100℃ 之間，并按含碳量的高低作適當(dāng)調(diào)整。 奧氏體在加熱時(shí)無(wú)相變 ,因此不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化。 由于含有較高的鎳且在室溫下呈奧氏體單相組織，所以它與 Cr13 不銹鋼相北具有高的耐蝕性，在低溫、室溫及高溫下均有較高的塑歸和韌性，以及較好的冷作成型和焊接性。 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 27 頁(yè) 共 51 頁(yè) 圖 一室式氣冷卻爐 VCH 型 奧氏體不銹鋼 1Cr18Ni9Ti 的固溶處理與穩(wěn)定化處理 奧氏體不銹鋼 1Cr18Ni9Ti 的固溶處理 固溶處理是 把鉻鎳奧氏體不銹鋼加熱到 10501100℃ ，保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻到 427℃ 以下，獲得均勻的奧氏體組織， 這種方法稱為固溶處理。后來(lái)在爐體后部安裝了大容量風(fēng)機(jī)，熱交換器和外循環(huán)管道，使冷卻氣體通過(guò)管道做爐外循環(huán)，來(lái)增加冷卻速度。為了克服上述缺點(diǎn)，又研制出如圖 所示的單室外循壞式氣淬真空爐，這種爐于一方而增加冷卻氣體的 循環(huán)量，一方 而又增加了熱交換器，目的在于提高冷卻速度。 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 26 頁(yè) 共 51 頁(yè) 圖 真空熱處理爐生產(chǎn)線 （ 4）加壓氣淬真空熱處理爐 早期的氣冷真空爐是單室型的，只能在加熱室內(nèi)進(jìn)行冷卻，它的缺點(diǎn)是件冷卻速度緩慢，此時(shí)不僅需要冷卻 _工件，而且加熱室也同時(shí)被冷卻下來(lái)，所以冷卻時(shí)間要長(zhǎng)一些。 連續(xù)爐還應(yīng)包括清洗槽、回火爐等一系列連續(xù)熱處理設(shè)備，并可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)程序。它與裝爐 360kg 的間歇式爐子相比，后者每三小時(shí)一爐，所以連續(xù)式比間 歇式效率高出一倍。把裝載的料筐裝入預(yù)備室，由預(yù)備室的推進(jìn)桃構(gòu)把料筐推入加熱室，并向前推動(dòng)加熱室內(nèi)正在加熱的料筐，加熱后的料筐靠牽引機(jī)構(gòu)拉到冷卻窒。這種爐子由預(yù)備室、加熱室、冷卻室組成。當(dāng)然兩室之間必 不可少的要設(shè)置真空隔熱門。前一爐工件冷卻好后由冷卻室出爐。即使在熱態(tài)中也能暴露在空氣中，所以工件可由加熱室裝爐，到需要的溫度后轉(zhuǎn)移到冷卻室進(jìn)行冷處理。 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。它是由加熱室、預(yù)備室和冷卻室三個(gè)真空容器組成的。如果采用半連續(xù)式真空護(hù)，工件在冷卻的同時(shí)，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。如 Ti 合金要求加熱 后 2～ 3 秒內(nèi)進(jìn)行水淬，以及軸類零件最好采用豎式爐，如要求裝、出料要自動(dòng)省力時(shí)，以及通用性工件，最好采用臥式爐。采用豎式爐處理小形工件多層裝料時(shí)，料筐層次過(guò)常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 25 頁(yè) 共 51 頁(yè) 多會(huì)影響質(zhì)量，淬火冷卻不易均勻，操作也不方便。大型工件用一層料筐擺放。 圖 海斯?fàn)t簡(jiǎn)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(kuò)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。與在大氣壓下使用的爐子相比，真空爐可節(jié)電近 50％，在真空中加熱不僅工件的熱處理質(zhì)量好， 而且有路子使用壽命長(zhǎng)，維修成本低改善生產(chǎn)環(huán)境無(wú)公害等優(yōu)點(diǎn)。如在單室爐內(nèi)進(jìn)行氣淬時(shí)工件可原地不動(dòng)，進(jìn)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。此討的真空容器不必全部進(jìn)行受熱 (只在加熱室內(nèi)設(shè) 加熱器 )，故不常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 24 頁(yè) 共 51 頁(yè) 必考慮高溫強(qiáng)度，也不妨礙冷卻速度。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)中 .容易制造，但由于真空容器受高溫強(qiáng)度的限 .制，最高使用溫度不能超過(guò) 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。如果鋁系中硅成分也多，就能提高耐沖擊性，但在高溫真空中會(huì)有分解、收縮等無(wú)法預(yù)料的事故，所以使用時(shí)應(yīng)注意鋁的純度和燒結(jié)溫度。根據(jù)處理溫度的不同，有時(shí)不能使用絕緣物。 最后是電絕緣問(wèn)題。因此，真空爐應(yīng)為大電流、小電壓的設(shè)計(jì)。一般在 之間容易產(chǎn)生。 其次是放電問(wèn)題。 首先是均熱問(wèn)題。所以在爐內(nèi)漏氣時(shí)，應(yīng)使用干燥的空氣、氮?dú)獾?。因此在使用單室型間 歇爐時(shí)，特別是用于濕度高的場(chǎng)合，因爐內(nèi)大氣的泄漏，保溫材料也會(huì)象活性碳那樣，吸附大氣中的水分，此時(shí)無(wú)論怎樣真空排氣，真空壓力也無(wú)法恢復(fù)。因此，在不用高真空的大多數(shù)常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 23 頁(yè) 共 51 頁(yè) 情況下，也不用油擴(kuò)散泵系。特別是對(duì)于強(qiáng)制冷卻兼用爐，其保溫材料表而是經(jīng)鍍碳 C/C 及涂石墨等表面保護(hù)處理后使用的。氈等保溫材料。 最近，還有一 種可以與 1800 ℃ 的陶瓷纖維等組合的保溫反射板實(shí)例。此外該爐還有需要在氫氣氛中加熱等要求，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮更高溫度下的變形。防止變形的措施為反射板的最內(nèi)層及最外層的板加厚，反射板的重量全部由下部支撐，并在外圍進(jìn)行固定，這樣就可以避免懸垂支撐造成的變形。考慮到熱損失、變形，各反射板間用隔板組合，把它們連為一體。經(jīng)各反射板輻射傳熱的熱損失，當(dāng)發(fā)射板為 n 塊時(shí)，近似為 1/n+n。材質(zhì)與加熱器的相同或相近。 C/C 材料還可代替石墨用作筑爐材料。螺絲的松弛引起的接觸不良，會(huì)造成電極、發(fā)熱體熔化等事故，所以定期對(duì)爐內(nèi)進(jìn)行目測(cè)檢查極為重要。石墨加熱器根據(jù)其形狀，有的重量較大，這就存在加熱器、導(dǎo)線、支撐夾具等緊固用螺栓的松弛等問(wèn)題。在設(shè)計(jì)上，與其幾何學(xué)形狀相比，機(jī)械加工后控制所要的電阻值更加重要。筒狀、線圈狀用于特殊情況，通常生產(chǎn)用的石墨發(fā)熱體為棒狀、板槽狀。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(jìn)行設(shè)計(jì)。 石墨發(fā)熱體的熱膨脹系數(shù)小，耐熱沖 擊性高，非常有利于高的升溫速度。排氣系統(tǒng)可以選擇帶冷凝閥的油擴(kuò)散泵系、渦輪泵、低溫泵系等。加熱器形狀有鋼絲狀、網(wǎng)狀、板狀、棒狀等，可以根據(jù)溫度、表面電流密度、爐形進(jìn)行選擇。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。其中 .除玻璃密封的紅外燈加熱外，均需通過(guò) SU耐熱鋼管對(duì)工件加熱，真空容器要裝真空密封件。 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(jiǎn)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(jìn)一步間接加熱 。與外熱式相比，內(nèi)熱式真空爐因工件面對(duì)發(fā)熱體所以熱效率高。 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 21 頁(yè) 共 51 頁(yè) （ 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。這種熱處理爐用于蒸餾、脫粘劑等工序中，爐內(nèi)蒸發(fā) 物多的熱處理，和由筑爐材料等生產(chǎn)的周圍氣體對(duì)工件不產(chǎn)生不良影響 的 1000℃ 左右較低溫度的真空、氣體氣氛熱處理。這種熱處理爐的熱效率差，冷卻時(shí)間也長(zhǎng)。按照發(fā)熱體在真空容器的外部和內(nèi)部，真空熱處理爐可分為外熱爐和內(nèi)熱爐下面對(duì)其敘述。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(tái)面積等選擇。為清除表而氧化皮和缺陷，采用先酸洗再噴砂丸 )或滾筒拋光再酸洗的方法。小銹鋼無(wú) 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?？绽?。鍛件溫度應(yīng)在 850℃ 以上，冷鍛件應(yīng)預(yù)熱到 900～ 950℃ 后再切邊。用石墨加煤汕或低粘性礦物油（鉛和硫含量低 )潤(rùn)滑。此外，為保正鍛件表表面質(zhì)量，鍛件應(yīng)力爭(zhēng)一火鍛成。始鍛溫度 1100～ 1150℃ ，終 鍛溫度 850～ 920℃ 。由于鋼的導(dǎo)熱性差，加熱時(shí)要嚴(yán)格控制溫度和速度 :80000 以下緩慢加熱（ ～ ），到 920℃ 時(shí)可快速加熱，當(dāng)溫度達(dá)到 1150～ 1200℃時(shí)，鋼的塑性較高，溫度高于 1300℃ 會(huì)發(fā)生過(guò)燒。 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 20 頁(yè) 共 51 頁(yè) b 毛壞加熱。 1Cr18Ni9Ti 的鍛造工藝特點(diǎn) a 鍛件圖制定。研磨變形型槽和飛邊槽（提高壽命 25%） 。由于不小銹鋼要求錘擊次數(shù)多，它所用模具壽命僅為鍛碳鋼的1/21/3。錘上用取 HRC40～ 47，水壓機(jī)用取HRC47～ 55。 c 模具硬度。 b 模具材料。主要型式有多槽模單槽模。利用現(xiàn)代物理模擬技術(shù)，可以用少量的、小型的試驗(yàn)替代傳統(tǒng)的大量的、大型的工業(yè)試驗(yàn)，不但節(jié)約了人力、物力、財(cái)力，還可以研究連鑄生產(chǎn)實(shí)際中難以直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的高難復(fù)雜問(wèn)題。利用此法可以充分而精確的暴露與揭示材料在熱加工過(guò)程中的組織性能變化，為制定合理的加工工藝以及研制新材料提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。 。但由于高溫鋼液與水介質(zhì)在流體動(dòng)力學(xué)特性上類似，基于流體力學(xué)中的相似準(zhǔn)則，即 :不直接在實(shí)物中研究現(xiàn)象和過(guò)程本身，而是用與實(shí)物相似的模型來(lái)進(jìn)行研究，用方程分析或量綱分析方法導(dǎo)出相似準(zhǔn)數(shù)，并在模型上通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出相似準(zhǔn)數(shù)之間的關(guān)系式，再將此關(guān)系式推廣到實(shí)物，從而揭示了這些現(xiàn)象或過(guò)程的規(guī)律，因而連鑄過(guò)程中鋼液流動(dòng)特性可以用水來(lái)模擬。 b. 物理模擬 冷態(tài)物理模擬。 總的說(shuō)來(lái)，數(shù)值模擬是研究連鑄過(guò)程中的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、溶質(zhì)場(chǎng)變化的一種有效手段，為連鑄工藝參數(shù)的改善做出了很大的貢獻(xiàn)。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(guò)恰當(dāng)?shù)臄?shù)值方法，利用計(jì)算機(jī)來(lái)求解這些模型，得到能反映過(guò)程規(guī)律、指導(dǎo)實(shí)踐的結(jié)果。下面分別介紹這三種方法： a. 數(shù)值模擬 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用計(jì)算機(jī)研究凝固、傳熱、傳質(zhì)等復(fù)雜過(guò)程成為可能。 （ 2）用可行的實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)連鑄過(guò)程中的金屬凝固行為進(jìn)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(duì)不銹鋼凝固行為和凝固組織的影響，進(jìn)而為改善連鑄工藝、提高鑄坯質(zhì)量提供依據(jù) 。另外連鑄過(guò)程由于設(shè)備復(fù)雜和溫度很高，很多問(wèn)題，如結(jié)晶器內(nèi)部的凝固過(guò)程無(wú)法進(jìn)行直接研究，給生產(chǎn)工藝的改進(jìn)帶來(lái)了困難。連鑄過(guò)程也是一個(gè)工業(yè)化連續(xù)過(guò)程，這就決定了若采用工業(yè)化試驗(yàn)來(lái)優(yōu)化工 藝參數(shù)，必然要面臨費(fèi)時(shí)、費(fèi)力和需要大量資金投入的問(wèn)題。 圖 合金在溫度梯度為 15 K/mm 時(shí) δ、 γ共晶生長(zhǎng)的界面響應(yīng)函數(shù) 圖 定向凝固下奧氏體不銹鋼的穩(wěn)態(tài)凝固 奧氏體不銹鋼連鑄過(guò)程： 連鑄實(shí)質(zhì)上是一個(gè)傳熱和相變的過(guò)程 [4]，在這一過(guò)程中鋼液熱量被帶走，在熱量的導(dǎo)出過(guò)程中金屬液體發(fā)生著相變?？梢酝ㄟ^(guò)界面響應(yīng)函數(shù) (Interfaceresponsefunction,IRF)計(jì)算出不同的相析出時(shí)的界面溫度。共晶反應(yīng)初始為層片狀生長(zhǎng)，后來(lái)轉(zhuǎn)變?yōu)榘魻钌L(zhǎng)。 （ 2）奧氏體不銹鋼穩(wěn)態(tài)凝固時(shí)，首先是鐵素體平界面生長(zhǎng)，然后通過(guò)固態(tài)相變轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體 。不同 Ni 含量的不銹鋼激光焊接時(shí)的組織轉(zhuǎn)變圖。計(jì)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(duì) 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(tuán)隊(duì)發(fā)表了大量研究 FeCrNi 合金及 FeCr合金凝固過(guò)程的文章，主要有以下研究結(jié)果： （ 1）