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责任编辑：张晓明

奥氏体不锈钢制压力容器的热处理

文/韩鹏姚振兴郭平

摘要：通过对奥氏体不锈钢热处理的研究，找出影响不锈钢腐蚀的原因，改变了不锈钢的微观组织，提

高了不锈钢的性能

关键词：奥氏体不锈钢热处理微观组织

奥氏体是高温组织，只有在钢中加入足量的Ni、Mn等元素后，使γ相区扩展到室温下，得到奥氏体钢(见图1)。

图1

由于奥氏体不锈钢有良好的低温性能和耐蚀性能，被广泛应用于压力容器上，奥氏体不锈钢的耐蚀性主要取决于稳定化元素(如Ti、Nb),但如果稳定化元素游离在γ-Fe晶格之间，也会发生晶间腐蚀而破坏，所以针对奥氏体不锈钢中的稳定化元素而进行的热处理就尤为重要。

1、奥氏体不锈钢的固溶处理

(1)奥氏体不锈钢的微观结构

在奥氏体不锈钢中，除碳原子外，溶于γ-Fe中的还有Cr、Ni合金元素原子。X射线结构分析证明，碳原子位于γ-Fe八面体中心，即面心立方

点阵晶胞的中心或棱边的中点(见图2)。

图2

但Cr、Ni原子半径比Fe原子半径大，所以不容易进入固溶体晶格之间，这样直接影响奥氏体不锈钢的力学性能和抗腐蚀性能。

(2)奥氏体不锈钢固溶处理工艺

奥氏体不锈钢固溶处理工艺(见图3)

1100℃

1100℃

5h

图3

个温度/c

时间

(3)固溶处理对奥氏体不锈钢韧性和抗腐蚀性能影响的分析

将不锈钢缓慢加热到1100℃,保持足够长时间，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后在水中或空气中快速冷却，从而达到抑制过剩相重新析出的目的，而过剩相与位错的弹性交互作用、化学交互作用和静电交互作用，以及当固溶体产生塑性变形时，位错运动改变了过剩相原子在固溶体结构中以短程有序或偏聚形式存在的分布状态，从而引起系统能量升高，由此也增加了滑移变形的阻力，这样在做冲击试验时，材料的冲击功就大，表明材料的韧性变好。

由于过剩相中的Cr元素被固溶，当Cr的原子数分数达到12.5%时，Fe的电极电位由-0.60v上升到+0.20v,从而有效地抵抗空气、水、稀硝酸等的腐蚀。因此增强了奥氏体不锈钢的抗腐蚀性。

2、奥氏体不锈钢的稳定化处理

(1)奥氏体不锈钢稳定化处理工艺

奥氏体不锈钢的稳定化处理工艺(见图4)

图4

(2)稳定化处理对奥氏体不锈钢抗腐蚀性能影响的分析

奥氏体不锈钢的稳定化处理是为了防止构件形状和尺寸发生时效性变化，当含如Ti、Nb的奥氏体不锈钢在850-900℃温度范围内加热适当时间，使Ti或Nb以碳化物的形式析出，从而达到稳定组织的目的，这样奥氏体不锈钢中至少含13%以上的Cr原子，保证Fe的电极电位，因此奥氏体不锈钢的抗腐蚀性大大增强。

3、结论

(1)通过对奥氏体不锈钢固溶处理的研究，可以使其抗腐蚀性大大提高，韧性也提高了。

(2)通过对奥氏体不锈钢稳定化处理的研究，可以使其抗腐蚀性大大提高。

(作者单位：营口市锅炉压力容器检验研究所)