不銹鋼法蘭沉淀硬化原理及過程
1. 不銹鋼法蘭沉淀硬化的機理是共格理論:在特定條件下,溶質原子在特定晶面上偏聚,形成薄層并與基體點陣共格,兩種晶格相互協調,點陣間距差引發基體應變,產生硬化效果。沉淀硬化在有些合金鋼中又稱為時效硬化或時效強化。在特定溫度區間進行時效處理,析出沉淀硬化質點;溫度繼續升高,質點長大,共格應變隨之增大,達到臨界值時導致滑移和剪切應變,共格應力得到釋放,硬化效果減小,稱為過時效。
獲得沉淀硬化相的基本條件是:鋼中應含有一種或多種在基體中溶解度可變,或可引發顯微組織結構變化的合金元素,通過適當的熱處理,使該元素以碳化物、氮化物或金屬間化合物的形式析出,這些合金元素稱為沉淀強化元素。目前廣泛應用的沉淀強化元素有:Al、Ti、Nb、V、Zr、Cu、W、Mo、Si、N、B等??赡苄纬傻某恋碛不喾譃閮深悾阂活愂茿1、Ti、V、Nb、Zr、Cr、Mo、W的碳、氮、硼化合物;另一類是金屬間化合物。到底形成哪種沉淀硬化相,主要取決于合金元素的原子半徑和其在基體中的溶解度,半徑較小的碳原子、氮原子和硼原子會進入到過渡金屬晶體的間隙中,當碳、氮、硼的含量小于過渡金屬溶解度時會形成相應的化合物:碳化物、氮化物和硼化物,原金屬晶格不發生變化;當碳、氮、硼的含量大于過渡金屬溶解度時則會形成金屬間化合物(或間隙化合物),原金屬晶格也就發生了變化。原子半徑大于130pm的過渡金屬才能與碳、氮、硼形成間隙化合物,其共同特點是:不透明,有金屬光澤,熔點極高,硬度大,導電、導熱性能較好,有良好化學穩定性,但比較脆。沉淀硬化不銹鋼法蘭和超馬氏體不銹鋼的碳含量一般比較低,主要依靠析出金屬間化合物來強化。
2. 不銹鋼法蘭的沉淀硬化處理通常描述為三個階段。
第一個階段 ,使鋼奧氏體化,以便在冷卻過程中形成馬氏體。而對于沉淀硬化鋼,這一階段還需要銅及合金碳化物溶解,形成時效硬化(沉淀硬化)條件。
第二階段,將鋼迅速地從奧氏體溫度冷至27℃以下。
第三階段,時效硬化(因為銅及合金碳化物的析出又叫沉淀硬化)階段。這一階段進一步增加馬氏體的強度和硬度。時效溫度不可太高,以免材料發生過“時效”現象,即材料塑性增加,強度下降。正是這一階段,通過適當的加熱和冷卻可以改變合金的性能這一事實,使得沉淀硬化不銹鋼法蘭處理成為可能。