不锈钢因其独特的品质而在工业应用中备受推崇,从耐腐蚀到韧性,再到为其应用增加的价值。是什么让它们成为“不锈钢”?这是他们配方中最低的10.5%的铬。
但热处理不锈钢可能很棘手。热过程以牺牲其他质量来改善某些质量。热处理者的任务是发展正确的平衡。平衡是在以下情况下实现的热处理退火不锈钢部件与它们的组成和预期用途精确匹配。

不锈钢种类

最常见的不锈钢分为四大类:
奥氏体不锈钢不能通过热处理硬化。相反,这些钢会硬化(它们在制造和成形过程中获得硬度)。对这些不锈钢进行退火可使其软化,增加延展性并提高其耐腐蚀性。300系列不锈钢是该类型中最受欢迎的例子。在300系列钢中最受欢迎的是304不锈钢,因其良好的耐腐蚀性而备受推崇,常用于炊具。
马氏体不锈钢可通过热处理硬化;它们的坚硬程度取决于它们的碳含量。这些钢含的碳越多,它们的淬透性就越强。例如,软管夹紧螺钉通常由410不锈钢制成。
手术器械、食品加工部件和模具部件通常由420不锈钢制成。440C不锈钢(“C”表示较高的碳含量)由于其较高的硬度,非常适合在食品加工行业的工具和模具应用。
铁素体不锈钢不能通过热处理硬化。然而,它们表现出最大的延展性、冲击韧性和耐腐蚀性;它们也很便宜,而且在高温下非常耐结垢(比如在排气系统中)。例如,405和409不锈钢类型通常用于制造消声器和其他汽车部件。由于其相对较好的加工性和相对便宜的价格,它们很受欢迎。
沉淀硬化不锈钢提供比马氏体不锈钢更多的耐腐蚀性能,但不如奥氏体不锈钢。最常见的沉淀硬化等级为17-4、17-7和PH13-8Mo。它们可以达到良好的强度和良好的硬度水平,接近44 HRC或更多。它们通常在结构应用以及枪械和航空航天工业中被发现。
沉淀硬化不锈钢被称为“时效”,即退火后的加热过程,在部件中产生新的相以增加其强度。17-4级钢的独特之处在于它在沉淀硬化过程中会收缩,这与大多数其他钢相反,后者在处理过程中会因膨胀而有变形的风险。

重要的合金元素

除铬外,下列合金元素是不锈钢配方中常见的添加物:

  • 镍使奥氏体组织更加稳定,增加了延展性,提高了高温强度和耐腐蚀性。
  • 锰还能稳定奥氏体组织,提高热加工性能。
  • 钼增加了对氯化物的耐腐蚀性。
  • 铌可以防止晶间腐蚀,也有助于防止碳化铬的形成。
  • 铌和钛都可以帮助碳减少晶间腐蚀的风险,并起到晶粒细化的作用。

耐蚀性

由于合金元素的存在,不锈钢比碳钢具有更好的耐腐蚀性。但使不锈钢“不锈”的是配方中最低10.5%的铬。当这些钢被制成时,会形成一种富含铬的氧化物屏障,密封表面,提供比其他合金钢更好的耐腐蚀性。

不锈钢退火

退火不锈钢对于某些应用是至关重要的,这些应用需要增加一些耐腐蚀性能,但也需要机加工性和成形性。一般来说,合金越复杂,退火越困难(然而,奥氏体和一些铁素体不锈钢类型容易退火)。这一过程减轻了制造的压力,并使钢软化到可以更容易操纵的程度。它还可以提高延展性,在某些应用中这是一种理想的成品性能。
退火不锈钢时需要小心。虽然它提高了一些想要的性能,但它也可以“敏化”零件,这发生在退火的淬火速度不够快时,捕获溶液中的碳原子。敏化作用从部件中偷走了一些铬,降低了其耐腐蚀性。另一方面,淬火过快会导致变形。这个难题导致了“L”级不锈钢类型的制定。“L”级含碳量不超过0.03%,大大降低了失真风险。

Polishability

当我们想到不锈钢时,我们通常会想到闪亮、干净的零件。不是所有的不锈钢都是闪亮的——比如你的消音器——但不锈钢发光的程度与它的硬度和“清洁”程度有关。硬度更高的不锈钢和杂质更少、晶粒结构更细的不锈钢抛光效果更好。
例如,用于注射成型的模具钢必须很好地抛光,以便其极好的光滑性可以转化为塑料部件的光滑性。这就需要一种成本更高的不锈钢,还要经过一些额外的加工,包括重熔。
另一方面,你的围巾不需要看起来很漂亮。因此,它不需要用更硬的不锈钢制造,也不需要像其他不锈钢那样含有铬和镍。因此,它是便宜。

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