[科普中国]-稳定化退火

介绍

退火就是通过消除金属或合金冷加工产生的加工硬化，或使金属或合金再结晶和可溶组分从固溶体中聚集析出，使金属或合金软化的热处理。按其所要达到的不同目的，可将退火分为再结晶软化退火、不完全退火和稳定化退火。再结晶软化退火主要指坯料退火、中间工序退火及完全软化的成品退火。不完全退火是指使冷加工后的金属或合金的强度降低到控制指标，但未完全软化的成品退火。稳定化退火是将硬状态下不稳定的性能通过退火达到稳定状态的成品退火。

稳定化退火是对含稳定化元素钛或铌的奥氏体不锈钢采用的热处理方法。采用这种方法的目的是利用钛、铌与碳的强结合特性，稳定碳，使其尽量不与铬结合，最终达到稳定铬的目的，提高铬在奥氏体中的稳定性，避免从晶界析出，确保材料的耐腐蚀性。1

稳定化处理加热温度的选择为了达到奥氏体不锈钢稳定化处理的目的，使钢中的碳尽量形成TiC或NbC，稳定化处理加热温度的选择很重要。这个温度的选择原则应是高于(FeCr)23C6的溶解温度(这个温度为400～825℃)，低于或略高于TiC或NbC的开始溶解温度(TiC的溶解温度区间为750～1120℃)。在这个温度范围加热、保温、使(FeCr)23C6能充分溶解，而TiC或NbC不溶解或很少溶解。由于钛、铌与碳的亲合力大于铬与碳的亲合力，使得从(FeCr)23C6中分解出来的碳会与钢中其余的钛或铌形成新的TiC或NbC。见图1。

而从(FeCr)23C6中分解出的铬重新溶入奥氏体中，所以，含钛的奥氏体不锈钢的稳定化处理加热温度一般推荐为850～930℃。实验证明，含钛的奥氏不锈钢在这个温度区间进行稳定化处理后，耐晶间腐蚀性能最好，见图2。含铌的奥氏体不锈钢稳定化处理加热温度取推荐温度区间的中上限即可。

保温时间有关资料报道，TiC在900℃、NbC在920℃约1h便可充分形成。因为稳定化处理包括(FeCr)23C6的溶解、TiC或NbC的形成、铬的固溶等过程，所以工件到温后，保温时间最少不能少于2h，在实际生产中，保温2～4h即可，当然，过大的零件应延长保温时间。在透烧后，保温时间不小于2h。如果钢中含碳量较高或含钛量较低时，应适当延长保温时间。

冷却方式奥氏体不锈钢稳定化处理的冷却方式和冷却速度对稳定化效果没有多大影响，所以，为了防止形状复杂工件的变形或为保证工件的应力最小，可采用较小的冷却速度，如空冷或炉冷。根据试验研究结果，含钛的奥氏体不锈钢，从稳定化温度900℃冷却到200℃的过程中，冷却速度为0.9℃/min与15.6℃/min的试件相比，在金相组织、硬度及耐晶间腐蚀方面没有不同。2