Отжиг нержавеющей стали: анализ влияния на свойства материала

Отжиг нержавеющей стали — важнейшая часть обработки материалов из нержавеющей стали, оказывающая глубокое влияние на характеристики материала. Цель данной статьи — изучить специфическое влияние отжиг нержавеющей стали на организацию и свойства материала и связанные с этим области применения, чтобы обеспечить теоретическую основу для оптимизации свойств материалов из нержавеющей стали в практических приложениях.

1. Определение отжига и его значение для обработки нержавеющей стали

Отжиг — это процесс термической обработки, при котором материал нагревается до определенной температуры и выдерживается при ней в течение определенного времени, после чего медленно охлаждается. Этот процесс очень важен для обработки нержавеющей стали, поскольку отжиг нержавеющей стали улучшает микроструктуру материала и повышает его механические свойства, такие как пластичность и вязкость. Кроме того, отжиг снижает внутренние напряжения в материале, что очень важно для предотвращения трещин или других форм повреждения материала в процессе эксплуатации.

2. Основные свойства и области применения нержавеющей стали

Нержавеющая сталь — это высококоррозионностойкая легированная сталь, содержащая в основном хром и иногда другие элементы, такие как никель и молибден. Коррозионная стойкость этого материала привела к широкому применению в различных областях, включая строительство, автомобилестроение, медицинское оборудование и оборудование для обработки пищевых продуктов.

Существует множество видов нержавеющей стали, и каждый из них имеет свои специфические свойства и сценарии применения. Например, аустенитная нержавеющая сталь широко используется в химическом оборудовании и оборудовании для пищевой промышленности благодаря хорошей свариваемости и коррозионной стойкости, а мартенситная нержавеющая сталь широко применяется в производстве ножей и медицинских приборов благодаря своей высокой прочности и твердости.

3.Влияние отжиг нержавеющей стали на организацию материала и свойства

Отжиг — это важный процесс термообработки, который с помощью нагрева, выдержки и охлаждения может изменить микроструктуру и механические свойства металлических материалов. Ниже перечислены основные эффекты отжиг нержавеющей стали на ее структуру и свойства:

(1) Изменения в микроорганизационной структуре

1) Устранение закалки:

В процессе холодной обработки в нержавеющей стали возникает явление упрочнения, которое проявляется в увеличении плотности дислокаций и сильном искажении точек. Обработка отжигом может эффективно устранить эти дислокации, сделать организационную структуру однородной, смягчить материал и восстановить пластичность.

2) Рост зерна:

В процессе отжиг нержавеющей стали ее зерна подвергаются процессу рекристаллизации и постепенно растут. Соответствующая температура и время отжига могут оптимизировать распределение зерен по размерам и улучшить общие эксплуатационные характеристики материала. Обратите внимание, что слишком высокая температура или слишком длительное время могут привести к огрублению зерен, но при этом снизить пластичность и вязкость материала.

3) Твердый раствор и разложение преципитатов:

Осадки, такие как карбиды в нержавеющей стали, при высоких температурах вновь затвердевают в матрице, и быстрое охлаждение может предотвратить их повторное выпадение и повысить стойкость к межкристаллитной коррозии. Однако неправильная скорость охлаждения может привести к повторному осаждению преципитатов, что повлияет на коррозионную стойкость материала.

.

Изменения металлографической структуры нержавеющей стали после отжига

.

(2) Изменения механических свойств

1) Прочность и твердость:

Обработка отжиг нержавеющей стали обычно приводит к снижению предела прочности и твердости при растяжении и увеличению удлинения и пластичности. Это связано с тем, что устраняется закалка, уменьшается плотность дислокаций и снижается сопротивление деформации материала.

2) Коэффициент пластической деформации (r-значение):

Значение r-value является важным параметром для оценки свойств глубокой вытяжки листового металла. В процессе отжига развивается ткацкая организация листа, увеличивается значение r-value, повышается устойчивость материала к утоньшению толщины и улучшаются свойства глубокой вытяжки.

3) Предел текучести:

При отжиге ниже температуры рекристаллизации предел текучести значительно снижается; при отжиге выше температуры начала рекристаллизации предел текучести увеличивается, а твердость стабилизируется.

(3) Изменения в коррозионной стойкости

1) Межкристаллитная коррозия:

Длительный нагрев нержавеющей стали при определенных температурах может привести к истощению хрома на границах зерен, что вызывает межкристаллитную коррозию. Обработка отжигом может эффективно предотвратить возникновение межкристаллитной коррозии и повысить коррозионную стойкость материала за счет затвердевания карбидов и быстрого охлаждения.

2) Явления сенсибилизации:

При длительном нагреве в диапазоне температур от 500 до 850°C происходит сенсибилизация нержавеющей стали, что приводит к снижению коррозионной стойкости. Разумный процесс отжиг нержавеющей стали должен исключать длительное пребывание в этом температурном диапазоне.

(4) Влияние других объектов недвижимости

1) Внутреннее снятие стресса:

Обработка отжиг нержавеющей стали позволяет эффективно устранить остаточные напряжения в материале, уменьшить деформацию и растрескивание, а также улучшить стабильность размеров.

2) Улучшенная производительность обработки:

После отжига твердость нержавеющей стали снижается, пластичность повышается, а обрабатываемость улучшается, что благоприятствует последующим операциям холодной обработки и формовки.

.

Потенциал питтинговой коррозии медьсодержащей антибактериальной нержавеющей стали после обработки отжигом

.

4. Типы распространенных отжиг нержавеющей стали и их поведение при отжиге

(1) Аустенитная нержавеющая сталь

Аустенитные нержавеющие стали отжигают для повышения их пластичности и вязкости, в основном за счет снятия внутренних напряжений. Обычно используется низкотемпературный отжиг (480-650°C) или высокотемпературный отжиг (1010-1120°C), причем первый подходит для снятия напряжений, а второй — для полного аустенизации. После отжиг нержавеющей стали при высоких температурах необходимо медленное охлаждение, чтобы избежать коррозии под напряжением.

(2) Ферритная нержавеющая сталь

Отжиг ферритной нержавеющей стали в основном заключается в изменении ее микроструктуры для повышения пластичности и вязкости. Обычная температура отжига составляет 750-850°C, выдержка и медленное охлаждение. Такая обработка помогает снизить концентрацию напряжений, возникающих при холодной обработке.

(3) Мартенситная нержавеющая сталь

Отжиг мартенситной нержавеющей стали включает в себя мягкий отжиг и отжиг для снятия напряжения. Мягкий отжиг обычно проводится при 650-750°C для снижения твердости и улучшения режущих свойств. Отжиг для снятия напряжения проводится при температуре 300-500°C для снижения остаточного напряжения и предотвращения деформации и растрескивания.

(4) Дуплексная нержавеющая сталь

Дуплексная нержавеющая сталь обладает как аустенитными, так и ферритными характеристиками, при отжиге необходимо сбалансировать свойства обеих. Обычно в 950-1050 ° C для высокотемпературного отжига, изоляции и быстрого охлаждения, для того, чтобы получить хорошие механические свойства и коррозионную стойкость.

5. области применения отжиг нержавеющей стали

Нержавеющая сталь находит широкое применение благодаря своей превосходной коррозионной стойкости, прочности и эстетичности. После обработки отжигом в этом материале не только снижается твердость, повышается пластичность и вязкость, но и устраняются внутренние напряжения, что еще больше расширяет сферу его применения. Ниже перечислены основные области применения отожженной нержавеющей стали:

(1) Строительная и отделочная промышленность:

Отожженная нержавеющая сталь используется в строительстве для изготовления дверей, окон, парапетов, кровельных панелей и других строительных материалов. Превосходная коррозионная стойкость и эстетичность делают ее предпочтительным материалом для высококлассных зданий. Кроме того, декоративные пластины, скульптуры и т.д. из нержавеющей стали также широко используются для внутреннего и наружного декора.

(2) Промышленность медицинского оборудования:

Благодаря своим нетоксичным, не имеющим запаха и антибактериальным свойствам отжиг нержавеющей стали широко используется в производстве медицинских приборов, таких как хирургические инструменты, медицинские шприцы и искусственные кости. Эти инструменты требуют высокой чистоты и коррозионной стойкости для обеспечения медицинской безопасности.

(3) Пищевая и упаковочная промышленность:

Отжиг нержавеющей стали при производстве оборудования для пищевой промышленности (например, миксеров, нагревателей) и упаковочной тары (например, банок, пищевых контейнеров). Ее коррозионная стойкость и легкость очистки обеспечивают гигиену и безопасность пищевых продуктов.

(4) Химическая и энергетическая промышленность:

В химической и энергетической отраслях отжиг нержавеющей стали используется для производства оборудования, работающего при высоких температурах и под высоким давлением, например теплообменников, конденсаторов, оборудования для атомной и солнечной энергетики. Ее стойкость к высоким температурам и коррозии гарантирует длительную и стабильную работу оборудования.

(5) Аэрокосмическая и морская техника:

В этих областях требуются высочайшие уровни прочности и коррозионной стойкости, поэтому отжиг нержавеющей стали используются для производства компонентов авиадвигателей, конструкций космических кораблей и критически важных деталей морских платформ, обеспечивающих надежность и безопасность в экстремальных условиях.

(6) Электроника и легкая промышленность:

Отжиг нержавеющей стали находит широкое применение в производстве корпусов для электронных устройств (например, мобильных телефонов, планшетных компьютеров) и легкой промышленности (например, инструментов, музыкальных инструментов, деталей автомобилей). Ее красота, долговечность и коррозионная стойкость отвечают высоким стандартам, предъявляемым современной промышленностью.

6. Примеры практического применения отжиг нержавеющей стали

(1) Обработка и эволюция микроструктуры нержавеющих сталей 436 и 432

Нержавеющие стали 436 и 432 широко используются в автомобильных выхлопных системах благодаря своей превосходной коррозионной стойкости и пластичности. Изменение микроструктуры этих материалов в процессе отжига оказывает решающее влияние на свойства конечного продукта.

Например, у нержавеющей стали 436 в процессе прокатки и отжига в поверхностном слое образуются сферические или равноосные рекристаллизованные зерна, что способствует повышению пластичности и вязкости материала. А в процессе дальнейшей холодной прокатки и отжига изменения в плетении и микроструктуре будут напрямую влиять на производительность глубокой вытяжки и качество поверхности материала.

(2) Улучшение свойств нержавеющей стали 304 после отжига

Нержавеющая сталь 304 — одна из наиболее широко используемых нержавеющих сталей, и ее улучшенные свойства после отжига особенно важны. Отжиг значительно повышает пластичность и вязкость нержавеющей стали 304, что необходимо для ее использования в пищевой, строительной и автомобильной промышленности.

7. Резюме

Из анализа, проведенного в данной статье, видно, что обработка отжигом оказывает значительное влияние на свойства материалов из нержавеющей стали. Разумный процесс отжиг нержавеющей стали может эффективно улучшить микроструктуру нержавеющей стали, повысить ее механические свойства и коррозионную стойкость, что позволит расширить сферу ее применения.