Thép không gỉ Austenitic không thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt. Mục đích của việc xử lý nhiệt trên các hợp kim này là để loại bỏ hiệu ứng đông cứng khi gia công nguội, hòa tan các pha thứ cấp có hại một lần nữa và giảm ứng suất dư xuống mức có thể chấp nhận được. Xử lý nhiệt cũng có thể tạo ra các cấu trúc kết tinh lại với kích thước hạt nhỏ hơn bằng thép không gỉ gia công nguội.
Ủ dung dịch có thể làm mềm vật liệu sau khi gia công nguội và hòa tan các pha thứ cấp có thể kết tủa trong quá trình gia công nóng hoặc hàn. Thuật ngữ "ủ hoàn toàn" thường dùng để chỉ vật liệu ở trạng thái luyện kim tối ưu, với sự hòa tan hoàn toàn của pha thứ cấp và sự đồng nhất hoàn toàn của cấu trúc kim loại. Thép không gỉ được ủ hoàn toàn có khả năng chống ăn mòn và độ dẻo tốt nhất. Do quá trình ủ dung dịch rắn được thực hiện ở nhiệt độ cao nên việc ủ trong môi trường không khí có thể tạo ra các vảy oxit trên bề mặt, chúng phải được loại bỏ bằng cách tẩy cặn hoặc tẩy rửa để khôi phục khả năng chống ăn mòn của bề mặt.
chuẩn bị
Trước khi ủ, cần loại bỏ dầu mỡ, dầu cắt, chất bôi trơn tạo hình, vết bút màu và các chất ô nhiễm khác trên bề mặt. Quá trình ủ có thể khiến các chất ô nhiễm “cháy” vào bề mặt và phải được nghiền nhỏ, nếu không sẽ khó loại bỏ. Sự xâm nhập của các chất ô nhiễm chứa carbon vào bề mặt có thể gây ra hiện tượng cacbon hóa hoặc mẫn cảm, dễ dẫn đến ăn mòn giữa các hạt trong quá trình sử dụng. Vì vậy, việc làm sạch bề mặt trước khi xử lý nhiệt là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Phương pháp làm sạch bao gồm ngâm hoặc phun thuốc thử hóa học. Các chất tẩy rửa được sử dụng để tẩy dầu mỡ cho thép không gỉ bao gồm dung dịch kiềm nóng và dung môi hóa học.
Các kim loại có điểm nóng chảy thấp như chì, đồng và kẽm phải tránh làm nhiễm bẩn bề mặt. Trong quá trình ủ, chúng có thể gây ra sự xâm nhập vào ranh giới hạt, dẫn đến hiện tượng giòn kim loại lỏng và nứt giữa các hạt. Vì vậy, trước khi xử lý ở nhiệt độ cao như ủ và hàn, cần phải làm sạch các chất ô nhiễm còn sót lại trên bề mặt.
nhiệt độ
Nhiệt độ ủ tối thiểu đề cập đến nhiệt độ thấp nhất mà tại đó cấu trúc vi mô đồng nhất và hòa tan các cacbua và kết tủa liên kim loại. Để đảm bảo hòa tan hoàn toàn kết tủa và khôi phục khả năng chống ăn mòn, nhiệt độ ủ phải cao hơn nhiệt độ này. Giới hạn trên của nhiệt độ ủ dựa trên việc không bị cong vênh, tránh sự phát triển của hạt quá mức và giảm thiểu số lượng vảy oxit khó làm sạch càng nhiều càng tốt. Bảng sau liệt kê nhiệt độ ủ tối thiểu đối với một số loại thép không gỉ austenit. Thép không gỉ austenit hiệu suất cao đòi hỏi phải đồng nhất hóa cấu trúc vi mô của nó ở nhiệt độ cao, do đó nhiệt độ ủ dung dịch của chúng cao hơn thép không gỉ austenit tiêu chuẩn.
thời gian ủ
Duy trì nhiệt độ ủ dung dịch trong 2-3 phút là đủ để hòa tan một lượng nhỏ cacbua và các pha thứ cấp khác, đồng thời cũng có thể làm mềm vật liệu được tạo hình nguội. Trong quá trình ủ dung dịch, để đảm bảo phôi đạt đến nhiệt độ ủ dung dịch từ ngoài vào trong, thời gian cách nhiệt thường là 2-3 phút trên mỗi milimet độ dày. Nếu lượng kết tủa lớn, đặc biệt với χ và σ Khi cùng pha thì cần kéo dài thời gian cách nhiệt.
Nếu thời gian ủ dung dịch quá dài hoặc nhiệt độ quá cao sẽ tạo ra một lượng lớn da oxit, khiến việc vệ sinh trở nên khó khăn và tốn kém. Ủ lâu dài cũng làm tăng khả năng biến dạng chiều không đủ tiêu chuẩn trong quá trình xử lý nhiệt. Thép không gỉ austenit hiệu suất cao và molypden cao nhanh chóng hình thành vảy oxit trong lò thông gió tự nhiên. Molypden trioxide thường bay hơi và để lại bề mặt dưới dạng khí. Nếu quá trình bay hơi bị ức chế, molypden trioxide lỏng sẽ tích tụ trên bề mặt, đẩy nhanh quá trình oxy hóa. Đây là những gì được gọi là "quá trình oxy hóa mạnh mẽ". Các biện pháp giảm thiểu quá trình oxy hóa thép có hàm lượng molypden cao bao gồm:
• Tránh các điều kiện cản trở sự bay hơi (đổ quá chặt và đậy kín lò quá chặt);
• Vật liệu có lớp oxit nặng không thể ủ lại được;
• Tránh tiếp xúc kéo dài với môi trường trên nhiệt độ ủ tối thiểu;
• Sử dụng nhiệt độ ủ thấp nhất có thể;
• Sử dụng bầu không khí bảo vệ.
bầu không khí
Không khí và khí đốt oxy hóa tạo thành môi trường ủ kinh tế và hiệu quả nhất cho thép không gỉ. Tuy nhiên, lớp oxit tạo ra khi ủ không khí phải được loại bỏ để khôi phục khả năng chống ăn mòn. Các khí quyển bảo vệ như argon, heli, hydro, amoniac nứt, hỗn hợp hydro/nitơ và chân không có thể làm giảm sự hình thành cặn oxit, nhưng chi phí tương đối cao. Ủ sáng thường được thực hiện trong khí hydro hoặc khí amoniac nứt có điểm sương là -40 độ C hoặc thấp hơn. Trong điều kiện hoạt động bình thường, ủ trong môi trường bảo vệ sẽ không tạo ra lớp vỏ oxit nhìn thấy được nên không cần phải làm sạch sau khi ủ.
làm mát
Để ngăn chặn sự kết tủa của crom cacbua hoặc các pha liên kim loại khác, thép không gỉ austenit có thể cần làm nguội nhanh sau khi ủ. Nhu cầu làm mát nhanh và việc lựa chọn phương pháp làm mát phụ thuộc vào kích thước và cấp độ mặt cắt ngang.
Trong phần lớn các trường hợp, 304L và 316L với các tiết diện mỏng sẽ không kết tủa các pha có hại sau khi làm mát bằng không khí. Khi kích thước mặt cắt ngang, hàm lượng carbon và hàm lượng hợp kim tăng lên, nhu cầu làm mát nhanh cũng tăng lên. Thép không gỉ austenit hiệu suất cao đòi hỏi phải làm mát nhanh chóng bất kể độ dày. Các phương pháp làm mát phổ biến bao gồm làm mát không khí cưỡng bức, làm mát phun nước hoặc làm mát bằng nước. Sau khi ủ chân không, quá trình làm nguội bằng khí trơ sẽ không tạo ra lớp oxit.
Nếu vật liệu đã ủ vẫn cần trải qua quá trình xử lý nóng như hàn, tốt nhất nên thực hiện làm mát tối đa như làm nguội bằng nước sau khi ủ. Điều này có thể làm cho vật liệu có khả năng chống chịu tốt hơn trước các tác động bất lợi do các chu kỳ nhiệt tiếp theo tạo ra. Khi lựa chọn phương pháp làm mát, cần xem xét khả năng biến dạng và ứng suất dư mới.
Làm sạch sau khi ủ
Do hàm lượng crom cao trong lớp vỏ oxit được xử lý nhiệt nên hàm lượng crom của kim loại tiếp giáp với lớp vỏ oxit bị giảm, dẫn đến khả năng chống ăn mòn giảm. Để khôi phục hoàn toàn khả năng chống ăn mòn cần loại bỏ lớp vỏ oxit và lớp kim loại crom kém.
Phương pháp làm sạch được sử dụng phổ biến nhất là bắn đá để loại bỏ cặn oxit, sau đó rửa bằng axit để loại bỏ kim loại crom kém. Phương pháp tẩy gỉ thép không gỉ phổ biến nhất là ngâm ngâm, cũng có thể được thực hiện bằng cách phun, gel và thuốc mỡ.
Axit dùng để ngâm chua rất có hại và phải sử dụng theo quy định an toàn (thông gió, đeo kính bảo hộ và găng tay, mặc quần áo bảo hộ, v.v.). Phôi sau khi tẩy phải được trung hòa và rửa kỹ bằng một lượng lớn nước sạch có hàm lượng clo thấp. Thu gom và xử lý chất thải lỏng riêng biệt theo quy định quản lý chất thải nguy hại của địa phương.