Quels sont les traitements thermiques pour l'acier inoxydable?

Quels sont les traitements thermiques pour l'acier inoxydable?

1 acier inoxydable ferritique

L'élément d'alliage principal est le Cr, ou une petite quantité d'éléments ferrite stables sont ajoutés, tels que Al, Mo, etc., et la structure est le ferrite.et les propriétés ne peuvent pas être ajustées par traitement thermiqueIl a une certaine plasticité et est relativement fragile. Il a une bonne résistance à la corrosion dans les milieux oxydants (comme l'acide nitrique) et une faible résistance à la corrosion dans les milieux réducteurs.

2 Acier inoxydable austénitique

Il contient une teneur élevée en Cr, généralement supérieure à 18%, et contient environ 8% de Ni. Certains utilisent Mn au lieu de Ni. Afin d'améliorer encore la résistance à la corrosion, des éléments tels que Mo, Cu, Si, Ti, Nb, etc.doit être ajoutéeIl ne subit pas de changement de phase lorsqu'il est chauffé et refroidi, et ne peut pas être renforcé par traitement thermique.Il a une forte résistance à la corrosion des milieux oxydants, et après ajout de Ti et de Nb, il a une meilleure résistance à la corrosion intergranulaire.

3 acier inoxydable martensitique

L'acier inoxydable martensitique contient principalement 12 à 18% de Cr, et la quantité de C est ajustée selon les besoins, généralement 0,1 à 0,4%.Certains pour améliorer la stabilité anti-températion, ajouter Mo, V, Nb, etc. Après chauffage à haute température et refroidissement à une certaine vitesse, la structure est essentiellement de la martensite.certains peuvent contenir une petite quantité de ferriteLes changements de phase se produisent lors du chauffage et du refroidissement, de sorte que la structure et la morphologie des tissus peuvent être ajustées sur une large gamme, modifiant ainsi les propriétés.La résistance à la corrosion n'est pas aussi bonne que l'austéniteIl a une bonne résistance à la corrosion dans les acides organiques et une faible résistance à la corrosion dans des milieux tels que l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique.

4 Acier inoxydable duplex ferrite-austénite

En général, la teneur en Cr est de 17 à 30% et la teneur en Ni de 3 à 13%.En fonction de la proportion d'éléments alliantsIl y a des composés de ferrite, principalement de l'austénite, qui forment un acier inoxydable duplex à deux phases existant en même temps.après traitement thermiqueLa résistance est légèrement supérieure à celle de l'acier inoxydable austénitique et sa plasticité et sa ténacité sont bonnes.Il est résistant à la corrosion., en particulier dans les milieux contenant du Cl et l'eau de mer, et présente une bonne résistance à la corrosion par crevasses, à la corrosion par fissures et à la corrosion par contrainte.

5 Acier inoxydable durci par précipitation

La composition est caractérisée par le fait qu'en plus d'éléments tels que C, Cr et Ni, il contient également des éléments tels que Cu, Al et Ti qui peuvent se précipiter au fil du temps.Les propriétés mécaniques peuvent être ajustées par traitement thermique, mais son mécanisme de renforcement est différent de celui de l'acier inoxydable martensitique.sa résistance à la corrosion est donc meilleure que celle de l'acier inoxydable martensitique et équivalente à celle de l'acier inoxydable austenitique Cr-Ni.

Traitement thermique des aciers inoxydables

Les caractéristiques de composition de l'acier inoxydable, composé d'un grand nombre d'éléments alliés principalement Cr, sont les conditions de base de sa résistance à l'acier inoxydable et à la corrosion.Afin de jouer pleinement le rôle des éléments alliés et d'obtenir des propriétés mécaniques et de résistance à la corrosion idéales, il doit également être réalisé par des méthodes de traitement thermique.

1 Traitement thermique de l'acier inoxydable ferritique

L'acier inoxydable ferritique est généralement une structure ferrite unique stable qui ne subit pas de changement de phase lors du chauffage et du refroidissement, de sorte que les propriétés mécaniques ne peuvent pas être ajustées par traitement thermique.Son objectif principal est de réduire la fragilité et d'améliorer la résistance à la corrosion intergranulaire.

Fragilité en phase 1σ

L'acier inoxydable ferritique est très facile à générer σ phase, qui est un composé métallique riche en Cr qui est dur et fragile.rendant l'acier plus fragile et augmentant la sensibilité à la corrosion intergranulaireLa formation de la phase σ est liée à la composition. En plus de Cr, Si, Mn, Mo, etc., tous favorisent la formation de la phase σ. Elle est également liée au processus de traitement,particulièrement chauffant et restant dans la plage 540~815°C, ce qui favorise la formation de phase σ. Cependant, la formation de phase σ est réversible,et le réchauffer à une température supérieure à la température de formation de la phase σ le dissoudra dans la solution solide.

2Fragilité à 475°C

Lorsque l'acier inoxydable ferritique est chauffé pendant une longue période dans la plage de 400 à 500 °C, il présente les caractéristiques d'une résistance accrue, d'une ténacité réduite et d'une fragilité accrue.Elle est particulièrement évidente à 475 °C.C'est parce qu'à cette température, les atomes de Cr dans la ferrite se réarrangent pour former une petite zone riche en Cr qui est compatible avec la phase mère,provoquant une distorsion du réseau et une contrainte interneLorsque la zone riche en Cr est formée, une zone pauvre en Cr doit apparaître, ce qui a un impact négatif sur la résistance à la corrosion.Lorsque l'acier est réchauffé à une température supérieure à 700 °C, la distorsion et la contrainte interne seront éliminées et la fragilité à 475°C disparaîtra.

Fragilité à haute température

Lorsqu'ils sont chauffés à plus de 925 °C et rapidement refroidis, les composés formés par le Cr, le C, le N, etc. se précipitent dans les grains et les limites des grains, provoquant une plus grande fragilité et une corrosion intergranulaire.Ce composé peut être éliminé par refroidissement rapide après chauffage à une température de 750 à 850 °C.

Processus de traitement thermique:

1Anneauage

Afin d'éliminer la phase σ, la fragilité à 475°C et la fragilité à haute température, un traitement de recuit peut être utilisé, chauffage et isolation à 780~830°C, puis refroidissement à l'air ou refroidissement au four.

Pour l'acier inoxydable ferritique ultra-pur (contenant C ≤ 0,01%, contrôlant strictement Si, Mn, S et P), la température de chauffage par recuit peut être augmentée.

2Traitement de soulagement du stress

Si le recuit n'est pas approprié dans des circonstances particulières, le chauffage, l'isolationet le refroidissement à l'air peut être effectué dans la plage 230~370°C pour éliminer une partie du stress interne et améliorer la plasticité.

2 Traitement thermique de l'acier inoxydable austénitique

L'effet du Cr, du Ni et d'autres éléments alliants dans l'acier inoxydable austénitique fait chuter le point Ms en dessous de la température ambiante (-30 à -70°C).donc aucune transformation de phase ne se produit au-dessus de la température ambiante pendant le chauffage et le refroidissementPar conséquent, le principal objectif du traitement thermique de l'acier inoxydable austénitique n'est pas de modifier les propriétés mécaniques, mais d'améliorer la résistance à la corrosion.

1 Traitement par solution de l'acier inoxydable austénitique

effet:

1Précipitation et dissolution des carbures d'alliage dans l'acier

Le C est l'un des éléments d'alliage contenus dans l'acier. En plus de son effet renforçant, il nuit à la résistance à la corrosion.L'effet est encore pire., il convient donc de faire des efforts pour réduire sa présence. Pour cette raison, en se basant sur les caractéristiques du C qui change avec la température en austenite, c'est-à-dire que la solubilité est grande à des températures élevées et la solubilité est faible à des températures basses.Il est rapporté que la solubilité du C dans l'austénite est de 00,34% à 1200°C; 0,18% à 1000°C; 0,02% à 600°C; et encore moins à température ambiante.et ensuite refroidi rapidement de sorte qu'il n'a pas le temps de précipiter, assurant la résistance à la corrosion de l'acier, en particulier la résistance à la corrosion intergranulaire.

Phase 2σ

Si l'acier austénitique est chauffé pendant une longue période dans la gamme de 500 à 900 °C, ou lorsque des éléments tels que Ti, Nb et Mo sont ajoutés à l'acier, la précipitation de la phase σ sera favorisée,rendant l'acier plus fragile et réduisant la résistance à la corrosionLa méthode d'élimination de la phase σ consiste également à la dissoudre à une température supérieure à sa précipitation possible, puis à la refroidir rapidement pour éviter une nouvelle précipitation.

Travail artisanal:

Dans la norme GB1200, la plage de température de chauffage recommandée est large: 1000~1150°C, et 1020-1080°C est généralement utilisée.et ainsi de suiteSi la température de chauffage est basse, le carbure de C-Cr ne peut pas être complètement dissous.les grains grandiront et la résistance à la corrosion sera réduite.

Méthode de refroidissement: refroidissement rapide pour éviter que le carbure ne se précipite à nouveau.Basé sur une littérature différente et une expérience pratique, l'échelle de "rapide" peut être comprise comme suit:

Ceux ayant une teneur en C ≥ 0,08%; ceux ayant une teneur en Cr > 22% et une teneur en Ni supérieure; ceux ayant une teneur en C < 0,08% mais une taille effective > 3 mm doivent être refroidis à l'eau;

teneur en C < 0,08%, taille <3 mm, peut être refroidie à l'air;

La taille effective ≤ 0,5 mm peut être refroidie par air.

2 Traitement thermique de stabilisation de l'acier inoxydable austénitique

Le traitement thermique de stabilisation est limité aux aciers inoxydables austénitiques contenant des éléments stabilisants Ti ou Nb, tels que 1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni11Nb, etc.

effet:

Comme mentionné précédemment, le Cr se combine avec le C pour former des composés Cr23C6 et se précipite aux limites des grains, ce qui est la cause de la diminution de la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable austénitique.Cr est un élément fort formant du carbure et se combinera avec C et précipitera tant qu'il y aura une occasionPar conséquent, des éléments Ti et Nb avec une affinité plus forte que Cr et C sont ajoutés à l'acier, et des conditions sont créées pour que C puisse se combiner avec Ti et Nb de manière préférentielle. Réduire les risques de fusion du C et du Cr, de sorte que le Cr puisse être maintenu de façon stable dans l'austénite, assurant ainsi la résistance à la corrosion de l'acier.Le traitement thermique de stabilisation joue le rôle de combiner Ti, Nb et C pour stabiliser le Cr en austenite.

Travail artisanal:

Température de chauffage: cette température doit être supérieure à la température de dissolution du Cr23C6 (400-825°C),inférieure ou légèrement supérieure à la température de dissolution initiale du TiC ou du NbC (par exemple, la plage de température de dissolution du TiC est de 750-1120°C), stabilisant la température de chauffage Généralement sélectionnée à 850-930°C, ce qui dissout complètement le Cr23C6, permettant au Ti ou au Nb de se combiner avec le C, tandis que le Cr continuera à rester dans l'austénite.

Méthode de refroidissement: le refroidissement à l'air est généralement utilisé, mais le refroidissement à l'eau ou le refroidissement au four peuvent également être utilisés.La vitesse de refroidissement n'a pas d'incidence significative sur l'effet de stabilisationD'après les résultats de nos recherches expérimentales, lors du refroidissement à partir de la température de stabilisation de 900°C à 200°C, les taux de refroidissement sont respectivement de 0,9°C/min et de 15,6°C/min.la structure métallographique, dureté et résistance à la corrosion intergranulaire sont fondamentalement les mêmes.