不銹鋼(gang)從(cong)20世紀初發明至今不足百年的時間，但其發展和應用的勢頭卻異常迅猛。 特別是從20世紀60年代末以來，全世界不銹鋼的產量基本保持年均 4％的增長率，不銹鋼的應用范圍逐步擴大到了國民經濟的各個領域。不銹鋼之所以能得到如此迅猛的發 展，一個重要的因素是其具有耐蝕、耐熱性。不銹鋼熱處理工藝的優劣對不銹鋼的耐蝕、 耐熱性有很大影響，而且對不銹鋼的加工性能起著決定性的作用。因此，不銹鋼的熱處 理工藝在不銹鋼的生產過程中一直處于十分重要的地位。

1.不銹鋼熱處理的特點

不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)處理是(shi)為(wei)了改(gai)變其物理性(xing)能(neng)、力學性(xing)能(neng)、殘余(yu)應(ying)力及恢復由(you)于(yu)預先加(jia)工(gong)(gong)和加(jia)熱(re)(re)(re)受到嚴重影(ying)響的(de)(de)(de)(de)抗腐蝕能(neng)力，以便得到不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)最佳使(shi)(shi)用性(xing)能(neng)或(huo)者使(shi)(shi)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼能(neng)夠 進行進一步的(de)(de)(de)(de)冷、熱(re)(re)(re)加(jia)工(gong)(gong)。所謂的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)處理就是(shi)針對不(bu)(bu)同組織、不(bu)(bu)同類(lei)型的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼進行相 應(ying)的(de)(de)(de)(de)退(tui)火、淬(cui)火與回火、正火等(deng)處理。

不銹鋼是一種特(te)殊(shu)的(de)鋼種，鋼中的(de)鎳(nie)、鉻含量很高(gao)，由于鎳(nie)、鉻等合金化元素的(de)存 在，其熱處理具有(you)普通(tong)鋼熱處理所不具備的(de)特(te)點：

• 加熱溫度較(jiao)高，加熱時間(jian)也相對(dui)較(jiao)長。

• 不銹鋼的導熱率低(di)，在低(di)溫(wen)時溫(wen)度均勻性差。

• 奧氏體型不銹鋼高溫(wen)膨脹(zhang)較嚴重(zhong)。

• 爐內(nei)氣氛控制很重要，要防止出現滲碳(tan)、滲氮及脫碳(tan)和過氧化現象。

• 不銹鋼的(de)表面光(guang)澤(ze)對產品的(de)使用及價格有決(jue)定性的(de)影響，熱處(chu)理時產生(sheng)的(de)氧化 鐵皮(pi)，將嚴重影響表面光(guang)澤(ze)。

• 要(yao)確保(bao)避免(mian)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表面的劃傷及防 II：熱處(chu)理(li)時(shi)產(chan)生變形。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)按(an)其組織(zhi)可 以分為奧氏(shi)體(ti)、馬(ma)氏(shi)體(ti)和鐵素體(ti)三類（此外(wai)還(huan)有沉淀硬化(hua)型(xing)、鐵素體(ti)奧氏(shi)體(ti)型(xing) 等），這三類不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的熱處(chu)理(li)無論是處(chu)理(li)方法還(huan)是目的都不(bu)盡相同。

① 奧氏體型(xing)不(bu)銹鋼

這類不銹(xiu)鋼應用最廣(guang)泛，使(shi)(shi)用量也最大(da)。其特點是(shi)在常(chang)溫(wen)下為奧氏(shi)體組(zu)織，不發生相變(bian)，不能通過(guo)熱(re)(re)處理(li)使(shi)(shi)其硬(ying)化，但可(ke)以用冷加工進(jin)行硬(ying)化。常(chang)用熱(re)(re)處理(li)方法是(shi)固(gu)溶處理(li)。

② 鐵素(su)體型(xing)不銹鋼(gang)

這(zhe)類不銹鋼(gang)一(yi)般沒(mei)有(you) ν-α 轉變(bian)，在高(gao)溫(wen)和常溫(wen)下都(dou)是鐵素(su)體(ti)組織，沒(mei)有(you)相變(bian)。但是當鋼(gang)中(zhong)含有(you)一(yi)定量的碳、氮(dan)等奧氏(shi)體(ti)形成(cheng)元素(su)時(shi)，在高(gao)溫(wen)下也能(neng)形成(cheng)奧氏(shi)體(ti)組織，此類鋼(gang)不能(neng)通過熱處(chu)理(li)(li)使之強化，只(zhi)能(neng)進(jin)行退火處(chu)理(li)(li)，消除(chu)內應(ying)力，便于(yu)進(jin)一(yi)步加(jia)工。

③ 馬氏(shi)體(ti)型不銹鋼(gang)

這類不銹鋼有明(ming)顯的相變(bian)點(dian)，在高(gao)溫下為奧(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)織，冷卻時可以(yi)發生(sheng)馬(ma)氏(shi)體(ti)相變(bian)，轉變(bian)為馬(ma)氏(shi)體(ti)組(zu)織而硬(ying)化。因為其含鉻高(gao)，淬(cui)透性好(hao)，可以(yi)采用淬(cui)火、回火等多種熱處 理方法。

本文就(jiu)應用較為廣泛的三類不銹鋼分別論述其熱處理(li)方法及特(te)點(dian)。

2.奧氏體(ti)不銹鋼

奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的代表(biao)鋼(gang)(gang)種(zhong)是(shi)(shi) 18-8 鋼(gang)(gang)（304），因(yin)為是(shi)(shi)奧氏(shi)體組織，所以具有(you)無磁(ci)性 且(qie)沒有(you)淬硬性等(deng)特(te)點(dian)。由(you)于該鋼(gang)(gang)種(zhong)不發生相變，其熱處理就是(shi)(shi)加熱到(dao)高溫(wen)(wen)（一般在1000℃以上），奧氏(shi)體再結晶的同時，使(shi)(shi)在加工(gong)中(zhong)產(chan)生的碳化物和。相分解物固(gu)溶到(dao)奧 氏(shi)體中(zhong)，然后快速冷卻(que)，使(shi)(shi)碳呈固(gu)溶狀(zhuang)態的奧氏(shi)體保持到(dao)常溫(wen)(wen)，這―處理過程即(ji)為固(gu)溶 處理。表(biao) 1 為奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的參考退火溫(wen)(wen)度。

表(biao) 1：奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)參考(kao)退火(huo)溫度

奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼加熱(re)溫度主要是依據碳化(hua)物(wu)的(de)(de)固熔速度而確定的(de)(de)，有資料指出(chu)像(xiang) 304鋼的(de)(de)碳化(hua)物(wu)在 1065℃時固溶需(xu)要 3 分鐘(zhong)(zhong)，在 1176℃需(xu)要 1．5 分鐘(zhong)(zhong)，在 1000℃則需(xu)要 長(chang)達 10 分鐘(zhong)(zhong)。從(cong)這個(ge)角度而言(yan)，加熱(re)溫度越(yue)高(gao)越(yue)好，但加熱(re)溫度偏高(gao)同(tong)時又可(ke)能引起 晶粒(li)(li)過分長(chang)大(da)、氧化(hua)鐵皮(pi)增厚等(deng)缺(que)陷。因為奧氏體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼無(wu)法通過相變來細(xi)化(hua)晶粒(li)(li)， 如果(guo)晶粒(li)(li)過大(da)，會使(shi)材(cai)料的(de)(de)抗拉強度明顯(xian)下降。

就加熱(re)時(shi)(shi)(shi)間而(er)言，不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)導熱(re)率低(di)（特別是在低(di)溫時(shi)(shi)(shi)），升到高溫后（700―800℃） 導熱(re)率才(cai)有提高。所以，對(dui)(dui)于斷(duan)面大的(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)都需要預熱(re)到 700～800℃，然后 再快(kuai)速(su)升溫，對(dui)(dui)于斷(duan)面小(xiao)的(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)（如(ru)帶(dai)鋼(gang)）如(ru)果(guo)升溫速(su)度過慢，碳(tan)化物會充分析出，就會導致固溶時(shi)(shi)(shi)間過長，美國阿姆科(ke)公司曾制(zhi)(zhi)定(ding)過一個經(jing)典的(de)(de)(de)加熱(re)時(shi)(shi)(shi)間表（見表2、表 3）。 由(you)于不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)鉻形(xing)成的(de)(de)(de)鉻基氧化物在酸洗中(zhong)較難去除，因此在熱(re)處理時(shi)(shi)(shi)要控制(zhi)(zhi)鉻基氧化物的形成，對于有特殊(shu)要求的不銹(xiu)鋼，可采用光亮退(tui)火形式進行熱(re)處(chu)理。

表 2：奧氏體不銹(xiu)鋼固(gu)溶處理(li)保溫時間

表 3：奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)固溶處理加(jia)熱(re)時(shi)間

為(wei)防(fang)止已固溶(rong)的(de)碳(tan)化物析出，冷卻速度也很(hen)重要，特別是在 600～700℃時，碳(tan)化物析出(chu)較(jiao)多(duo)(duo)而(er)發生敏化(hua)(hua)，所以必須(xu)進行(xing)快速(su)冷(leng)卻。由于奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼導熱率低(di)，對于斷(duan) 面較(jiao)大(da)的(de)(de)材(cai)料(liao)，無(wu)論怎樣快冷(leng)，中心部(bu)位的(de)(de)冷(leng)卻程(cheng)度仍然很慢，往往因碳(tan)化(hua)(hua)物析出(chu)較(jiao)多(duo)(duo) 而(er)發生敏化(hua)(hua)。所以在(zai)實(shi)際生產(chan)中，斷(duan)面較(jiao)大(da)的(de)(de)材(cai)料(liao)一般(ban)考慮采用(yong)加(jia)入 Ti、Nb 等元(yuan)素的(de)(de) 穩定化(hua)(hua)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼，因為(wei) Ti、Nb 等元(yuan)素對碳(tan)親和力較(jiao)大(da)，這類穩定化(hua)(hua)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼（如 321、347 等）可(ke)以不(bu)需要水淬或(huo)其它(ta)快速(su)冷(leng)卻措(cuo)施進行(xing)快冷(leng)。

3.鐵素體不銹鋼

鐵(tie)素體不銹鋼(gang)是(shi)以鉻為主要合(he)金元素，其含量為 12％～30％Cr。此類鋼(gang)為單相組 織，沒有相變，具有強磁性。其典型的代表鋼(gang)種是(shi) 430。美國(guo)在 6 0 年代以降(jiang)低不銹鋼(gang) 成本為目(mu)標開(kai)發的廉價不銹鋼(gang)種 409，廣泛(fan)地應用于(yu)汽車、摩托車的消音器和下水管(guan)道(dao) 等，也是(shi)屬于(yu)鐵(tie)素體刁；銹鋼(gang)這一類。

該鋼種無淬透性，同奧氏體鋼一樣不能通過熱處理使其硬化，而且由于加熱引起的 晶粒長大比奧氏體鋼既快且晶粒度又大。因此在熱處理時為避免晶粒長大以及發生奧氏體相變，加熱溫度不宜過高，―般退火最(zui)高(gao)加(jia)熱溫度不超過 850℃。表 4 為鐵素體不銹(xiu)鋼的參(can)考退火(huo)溫度。

表 4：鐵素鐵不銹鋼(gang)的參(can)考退火溫度(du)

鐵素體不銹(xiu)鋼在(zai)退(tui)火處理時(shi)(shi)，一定要(yao)縮短在(zai) 370～550℃溫度范圍內的停(ting)留時(shi)(shi)間，特別是對于高鉻的鐵素體不銹鋼。材料如果在此溫度范圍內停留時間過長，很容易發生475℃脆(cui)性現(xian)象，即硬度增(zeng)高(gao)，延伸率大幅下降(jiang)，甚至為(wei)零(ling)，同時材料的(de)(de)耐蝕(shi)性也降(jiang)低。 有(you)實驗表明：27Cr 鋼(gang)在 475℃加熱(re) 100 小時后，材料在常溫時的(de)(de)抗拉強度增(zeng)加 50％， 屈服(fu)強度增(zeng)加 l50％，而延伸率為(wei)零(ling)。此外該鋼(gang)種的(de)(de)焊(han)接性能差（焊(han)縫熱(re)影響(xiang)區晶粒粗(cu) 大且脆(cui)）。

4.馬氏體不銹鋼

馬氏體不銹鋼同前兩種不銹鋼的特性明顯不同，顧名思義，就是從高溫奧氏體狀態快冷（淬火）轉變成馬氏體(ti)組(zu)織而成的(de)。這類(lei)不銹鋼有明顯(xian)的(de)相(xiang)變點，可(ke)以通過淬火而 硬(ying)化。而且因(yin)(yin)其含(han)鉻高，淬透性(xing)好(hao)，回火時可(ke)以在較大范圍內調(diao)整其強(qiang)度和(he)韌(ren)性(xing)，因(yin)(yin)此(ci)， 馬氏體(ti)不銹鋼既可(ke)以作結構鋼用(yong)，也可(ke)以作工具鋼用(yong)。

馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼作為工(gong)具(ju)鋼用時(shi)，處于(yu)淬火狀態。為進(jin)行淬火，必(bi)須加(jia)熱(re)升(sheng)溫(wen)到臨(lin)界 點以上(shang)，以便碳化物(wu)固(gu)溶到奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中。在升(sheng)溫(wen)使碳化物(wu)固(gu)溶時(shi)，因(yin)碳擴(kuo)散(san)速(su)度(du)較慢，為 得到均(jun)勻(yun)的奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組織，力口熱(re)溫(wen)度(du)一般要(yao)比臨(lin)界點溫(wen)度(du)高 50℃以上(shang)，而(er)且還必(bi)須有 一定(ding)的保溫(wen)時(shi)間，以便使碳化物(wu)充分(fen)、均(jun)勻(yun)溶解。當然，加(jia)熱(re)時(shi)間過長(chang)、加(jia)熱(re)溫(wen)度(du)過高 會造(zao)成馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組織不均(jun)勻(yun)，殘余奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組織增多，從而(er)使材料內(nei)部因(yin)膨脹差而(er)產(chan)生內(nei)應力。

馬氏(shi)體鋼是熱裂紋敏(min)感性鋼種，該鋼種在低溫時(shi)導(dao)熱率低，快速加熱時(shi)極易產生裂 紋，因此在處(chu)理大斷面材料時(shi)，應該先預(yu)熱，然(ran)后再快速升溫。表 5 為馬氏(shi)體不銹鋼的(de) 參考退火溫度。

表 5：馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)參(can)考退火溫(wen)度

在作結(jie)(jie)構鋼用(yong)時(shi)，應(ying)(ying)在淬火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)的(de)(de)基礎上(shang)進行回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)（調(diao)質狀態）。馬氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼有回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性，回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)溫(wen)度(du)一般不(bu)(bu)(bu)應(ying)(ying)低于 580℃。從回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)溫(wen)度(du)冷卻時(shi)，為避免(mian)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)脆(cui)性一般采用(yong)油 冷；有時(shi)為了得到較高的(de)(de)屈服極限，也(ye)可以(yi)采用(yong)空(kong)冷，但這時(shi)結(jie)(jie)構鋼的(de)(de)一個重要力學指 標沖擊值會下降。需注意的(de)(de)是馬氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼在淬火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)后，應(ying)(ying)盡(jin)快(kuai)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)，如不(bu)(bu)(bu)能盡(jin)快(kuai)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)， 材料(liao)易產生裂紋。

5.沉淀硬化(hua)型(xing)不銹鋼(gang)

奧氏(shi)體(ti)、鐵素體(ti)、馬氏(shi)體(ti)三類不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼雖然應用(yong)面較廣(guang)，但作(zuo)為結構鋼使用(yong)，還存在著一些難以(yi)克服(fu)的(de)缺陷。奧氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼屈服(fu)強度較低，只有 200N/mm2 左右，不(bu)(bu)宜作(zuo) 為結構鋼使用(yong)；而馬氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼雖然可(ke)以(yi)通過(guo)淬火、回火等熱處理形(xing)式獲得較高的(de)屈服(fu) 強度，但其(qi)耐蝕性(xing)較差。對(dui)于(yu)那些要(yao)求(qiu)最佳抗(kang)蝕性(xing)能與最大強度的(de)用(yong)途，開(kai)發(fa)出了新(xin)型(xing) 的(de) Cr－Ni 不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼——沉淀硬化型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼（也(ye)稱 PH 不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼）。

這種新型不銹鋼的熱處(chu)理(li)包括均(jun)勻化、完全退火、固(gu)溶熱處(chu)理(li)、時效處(chu)理(li)和轉變冷(leng) 卻。其特點是：

• 完全(quan)退火(huo)狀(zhuang)態(tai)較軟，易(yi)于再(zai)加工。

• 通過適(shi)當的(de)(de)時效(xiao)處(chu)理可獲得要求(qiu)的(de)(de)力學性能。

• 具有與同類不(bu)銹鋼一樣的耐蝕(shi)性，提(ti)高了抗應力腐蝕(shi)斷裂的性能。

• 轉變冷(leng)卻適用于(yu)低(di)于(yu)某溫(wen)(wen)度的冷(leng)卻。常用的沉(chen)淀(dian)硬化型不(bu)銹鋼(gang)(gang)是馬氏體型，其 代表鋼(gang)(gang)種是 631（0Crl7Ni7A1）。該(gai)鋼(gang)(gang)種的熱(re)處(chu)理(li)是先進行固(gu)溶處(chu)理(li)，在材料(liao) 加熱(re)到 1000～1100℃后快(kuai)冷(leng)，然(ran)后根據不(bu)同的力學性能(neng)要求，在不(bu)同溫(wen)(wen)度下 進行時效處(chu)理(li)，如 621℃、565℃、510℃時效。

• 結束(shu)語

從以上(shang)分析(xi)可(ke)以看出，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)熱(re)處理是比(bi)較復雜的(de)，要(yao)根據不(bu)同鋼(gang)種的(de)特(te)點，采取不(bu)同的(de)熱(re)處理方式，才能夠滿足用戶不(bu)同的(de)要(yao)求。