不锈钢的热处理

不锈钢在成型焊接后需进行热处理，不仅仅是为了得到所需要的机械性能，而且还为了得到其固有的、良好的耐腐蚀性能和适宜的高温强度。所以热处理是不锈钢工件生产中一个极为重要的工序和生产环节。

不锈钢材料在成型、焊接过程中，会产生很大的应力。而且不锈钢焊缝的组织结构也非常不均匀，焊缝熔融金属区具有铸造金属结构；焊缝热影响区因为靠近熔融区，因此具有过热的金属组织，然后才逐渐过渡到母材金属本身所具有的组织。焊缝组织结构的不均匀性会造成很大的应力，使焊缝的强度降低，晶间腐蚀和应力腐蚀倾向增大；熔融金属区和热影响区金属的粗大组织结构还会使焊缝的硬度增大，韧性降低。为了消除不锈钢材料在成型和焊接过程造成的应力，改善焊缝的机械性能，提高焊缝耐腐蚀能力，焊后进行热处理是必不可少的。

依据不锈钢的钢种及用途，热处理方式可分为固溶热处理、稳定化热处理和退火等方式。

• 固溶热处理

固溶热处理是将工件加热至1050℃~1150℃，保温后速冷，可使焊接接头重新处于一次稳定状态，晶间腐蚀倾向变小。一般奥氏体不锈钢采用固溶热处理，可以消除第二相带来的不利影响，获得较均匀的成分和单一组织，消除应力或使已经加工硬化的材料得到软化，得到更好的耐蚀性和塑韧性。

具体热处理工艺制定时，需充分考虑具体牌号成分及工件类型，适当调节加热温度，保温时间。加热温度低，碳化物不能充分溶解；温度太高，会存在晶粒长大和耐蚀性降低等问题。保温结束后应以较快速度冷却，防止碳化物再析出。

• 稳定化热处理

为了防止固溶处理引起的氧化和变形，含稳定化元素Ti、Nb的不锈钢一般采用稳定化处理来代替固溶处理以消除应力，得到均匀的组织保证良好的耐腐蚀性。稳定化加热温度一般选在850-930℃，这会使Cr₂₃C₆充分溶解，使Ti或Nb再与其中C结合，而Cr则继续保留在奥氏体中。冷却方式一般采用空冷，也可采用水冷或炉冷，这应根据零件具体情况确定，冷却速度对稳定化效果无大影响。

• 退火

铁素体不锈钢热处理的目的，只在于消除加工时产生的第二相，使焊缝组织均匀细化，提高其塑性和腐蚀性。铁素体不锈钢的热处理方式为退火处理。铁素体不锈钢多用于耐腐蚀的环境，它也有晶间腐蚀倾向，但是与奥氏体钢的情况不同。铁素体不锈钢从高温(Cr17约为1100℃~1200℃；Cr25约为1000℃~1200℃)急冷下来时就会产生晶间腐蚀倾向，但在经650℃~850℃加热缓冷后，反而消除了晶间腐蚀倾向。这是由于铁素体中碳的溶解度比奥氏体的溶解度要小得多，易于沉淀，而且碳在铁素体中的扩散速度也较大，在高温急冷过程中，已经形成了铬的碳化物，并出现了晶界上的贫铬层。经650℃~850℃加热，又促使 Cr 的扩散均匀化，使贫铬层消失。所以，铁素体不锈钢焊后进行650℃~850℃热处理是十分必要的。对于超纯铁素体不锈钢（含C≤0.01％，严格控制Si、Mn、S、P），退火加热温度可提高一些。

• 淬火   

淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。一般是将不锈钢加热到相变温度以上，1000~1100°C，保温时间按材料的厚度或直径计算，保温结束后在淬火剂中速冷。

• 回火 

 回火通常紧接着淬火进行，目的是消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；稳定组织与尺寸，保证精度等。一般将不锈钢加热到相变温度以下，根据材料的厚度或直径保温一定时间，然后采用缓慢或快速冷却。按回火温度范围，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。工件淬火+高温回火的复合热处理工艺称为调质。调质不仅作最终热处理，也可作一些精密零件或感应淬火件预先热处理。

                                 各类不锈钢热处理方法