1Cr18Ni9Ti的熱處理工藝與耐蝕性研究畢業(yè)論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要摘要奧氏體不銹鋼，是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含cr約18%、ni8%10%、c約0.1%時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18cr-8ni鋼和在此基礎(chǔ)上增加cr、ni含量并加入mo、cu、si、nb、ti等元素發(fā)展起來的高cr-ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過相變使之強(qiáng)化，僅能通過冷加工進(jìn)行強(qiáng)化，如加入s，ca，se，te等元素，則具有良好的易切削性。本論文主要對(duì)奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti熱處理過程及其耐蝕性的研究，包括鍛造、預(yù)先熱處理、固溶處理、穩(wěn)定化處理等材料成型的完整的熱處理過程的介紹

2、。并且本文還對(duì)不銹鋼1cr18ni9ti耐蝕性的原因，怎樣做才能使其更具耐蝕性等等問題都做了一些介紹。不銹鋼熱處理過程中所用到的真空熱處理爐，其結(jié)構(gòu)、特性相當(dāng)復(fù)雜，本文也對(duì)真空熱處理爐做了一些介紹，用真空熱處理爐做的不銹鋼，可以防止不銹鋼氧化脫碳保證工件的表面質(zhì)量和機(jī)械性能。本文還對(duì)不銹鋼1cr18ni9ti的化學(xué)熱處理、表面處理進(jìn)行了一些介紹，表出面處理使其性能有更大的提高。最后文章對(duì)不銹鋼熱處理后的檢驗(yàn)也做了介紹，主要為金相、力學(xué)性能等方面的檢驗(yàn)。關(guān)鍵詞：奧氏體不銹鋼 1cr18ni9ti 固溶處理 穩(wěn)定化處理 耐蝕性畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要title:1cr18ni9ti heat tr

3、eatment process and corrosion resistance ofabstract: austenitic stainless steel at room temperature, refers to with austenite stainless steel. steel containing cr18%, ni8%10%, c approximately 0.1%, with a stable austenite. austenitic chromium nickel stainless steel including the prestigious 18cr-8ni

4、 steel and on the basis of increased cr, ni content and adding mo, cu, si, nb, ti and other elements of development of high cr-ni series steel. austenitic stainless steel non-magnetic and has high toughness and plasticity, but its strength is low, not possible through phase change to intensive, can

5、only through the cold hardening, such as the accession to the s, ca, se, te and other elements, it has good cutting performance. this thesis mainly on austenitic stainless steel 1cr18ni9ti heat treatment process and corrosion resistance of the film, including the preliminary heat treatment, forging,

6、 solid solution treatment, stabilized material forming a complete heat treatment process are introduced. and this paper also stainless steel1cr18ni9ti corrosion reason, what can i do to make it more corrosion resistance and so on have made some introduction. stainless steel heat treatment process us

7、ed in the vacuum heat treatment furnace, its structure, properties are complicated, this article also to the vacuum heat treatment furnace were introduced, with the vacuum heat treatment keywords:austenitic stainless stee 1cr18ni9ti solid solution treatment stabilizing treatment corrosion resistance

8、目 錄1 緒論41.1 不銹鋼的歷史起源及分類51.1.1 鐵素體不銹鋼61.1.2 馬氏體不銹鋼61.1.3 奧氏體不銹鋼61.2 不銹鋼的應(yīng)用及工作環(huán)境71.2.1 不銹鋼在建筑業(yè)中的應(yīng)用71.2.2 不銹鋼在海洋裝置上的應(yīng)用81.3 國內(nèi)外不銹鋼的發(fā)展情況101.3.1 彩色不銹鋼101.3.2 日本廢不銹鋼利用121.3.3 國內(nèi)外不銹鋼焊條使用現(xiàn)狀121.4 本論文的目的與意義142. 奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti的熱處理工藝過程152.1 奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti的冶煉研究及鍛造處理152.1.1 1cr18ni9ti的凝固行為152.1.2 1cr18ni9ti的鍛造

9、處理192.2 奧氏體不銹鋼熱處理設(shè)備真空熱處理爐202.2.1 真空熱處理爐概述202.2.2 真空熱處理爐設(shè)計(jì)232.3 奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti的固溶處理與穩(wěn)定化處理272.3.1 奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti的固溶處理272.3.2 奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti的穩(wěn)定化處理292.3.3 奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti的化學(xué)熱處理332.3 全腐蝕試驗(yàn)362.4 晶間腐蝕試驗(yàn)373 奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti的抗蝕性處理393.1 造成不銹鋼腐蝕的原因及機(jī)理393.2 奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti常用的抗蝕熱處理方式403.3 固溶處理與穩(wěn)定化處理對(duì)耐蝕性能

10、的影響413.4 討論與結(jié)論434 奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti熱處理后檢驗(yàn)444.1 試驗(yàn)方法與結(jié)果444.2 結(jié)果分析454.3 小結(jié)475結(jié)論48致謝49參考文獻(xiàn)501 緒論奧氏體不銹鋼1913年在德國問世，在不銹鋼中一直扮演著最重要的角色，其生產(chǎn)量和使用量約占不銹鋼總產(chǎn)量及用量的70%鋼號(hào)也最多，當(dāng)今我國常用奧氏體不銹鋼的牌號(hào)就有40多個(gè)，最常見的就是18-8型。奧氏體不銹鋼，是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含cr約18%、ni8%10%、c約0.1%時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18cr-8ni鋼和在此基礎(chǔ)上增加cr、ni含量并加入mo、cu、si、

11、nb、ti等元素發(fā)展起來的高cr-ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過相變使之強(qiáng)化，僅能通過冷加工進(jìn)行強(qiáng)化，如加入s，ca，se，te等元素，則具有良好的易切削性。此類鋼除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外，如果含有mo、cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0.03%或含ti、ni，就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼濃硝酸具有良好的耐蝕性。由于奧氏體不銹鋼具有全面的和良好的綜合性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。奧氏體不銹鋼生產(chǎn)工藝性能良好，特別是鉻鎳奧氏體不銹鋼，采用生產(chǎn)特殊鋼的常規(guī)手段可以順利地生產(chǎn)出各種常用規(guī)

12、格的板、管、帶、絲、棒材以及鍛件和鑄件。由于合金元素(特別是鉻)含量高而碳含量又低，多采用電弧爐加氬氧脫碳(aod)或真空脫氧脫碳(vod)法大批量生產(chǎn)這類不銹鋼材，對(duì)于高級(jí)牌號(hào)的小批量產(chǎn)品可采用真空或非真空非感應(yīng)爐冶煉，必要時(shí)加電渣重熔。 鉻鎳奧氏體不銹鋼優(yōu)良的熱塑性使其易于施以鍛造、軋制、熱穿孔和擠壓等熱加工，鋼錠加熱溫度為11501260，變形溫度范圍一般為9001150，含銅、氮以及用鈦、鈮穩(wěn)定化的鋼種偏靠低溫，而高鉻、鉬鋼種偏靠高溫。由于導(dǎo)熱差，保溫時(shí)間應(yīng)較長。熱加工后工件空冷即可。鉻錳奧氏體不。銹鋼熱裂紋敏感性較強(qiáng)，鋼錠開坯時(shí)要小變形、多道次，鍛件宜堆冷?？梢赃M(jìn)行冷軋、冷拔和旋壓等

13、冷加工工藝和沖壓、彎曲、卷邊與折疊等成形操作。鉻鎳奧氏體不銹鋼加工硬化傾向較鉻錳鋼弱，一次退火后冷變形量可以達(dá)到70%90%，但鉻錳奧氏體不銹鋼由于變形抗力大，加工硬化傾向強(qiáng)，應(yīng)增加中間軟化退火次數(shù)。一般中間軟化退火處理為10501100水冷。奧氏體不銹鋼也可生產(chǎn)鑄件。為了提高鋼液的流動(dòng)性，改善鑄造性能，鑄造鋼種合金成分應(yīng)有所調(diào)整：提高硅含量，放寬鉻、鎳含量的區(qū)間，并提高雜質(zhì)元素硫的含量上限。奧氏體不銹鋼使用前應(yīng)進(jìn)行固溶處理，以便最大限度地將鋼中的碳化物等各種析出相固溶到奧氏體基體中，同時(shí)也使組織均勻化及消除應(yīng)力，從而保證優(yōu)良的耐蝕性和力學(xué)性能。正確的固溶處理制度為10501150加熱后水冷（

14、細(xì)薄件也可空冷）。固溶處理溫度視鋼的合金化程度而定：無鉬或低鉬鋼種應(yīng)較低（1100），而更高合金化的牌號(hào)如00cr20ni18mo-6cun、00cr25ni22mo2n等宜較高（10801150）。 生產(chǎn)中廣泛采用先進(jìn)技術(shù)，如爐外精煉率達(dá)到95%以上，連鑄比超過80%，高速軋機(jī)和精、快鍛機(jī)等普遍推廣。特別是在冶煉和加工過程中實(shí)現(xiàn)電子計(jì)算機(jī)控制，保證了產(chǎn)品質(zhì)量和性能的可靠和穩(wěn)定。1.1 不銹鋼的歷史起源及分類不銹鋼的發(fā)明和使用，要追溯到第一次世界大戰(zhàn)時(shí)期。英國科學(xué)家布享利布雷爾利受英國政府軍部兵工廠委托，研究武器的改進(jìn)工作。那時(shí)，士兵用的步槍槍膛極易磨損，布雷爾利想發(fā)明一種不易磨損的合金鋼。布

15、雷爾利發(fā)明的不銹鋼于1916年取得英國專利權(quán)并開始大量生產(chǎn)，至此，從垃圾堆中偶然發(fā)現(xiàn)的不銹鋼便風(fēng)靡全球，亨利布雷爾利也被譽(yù)為“不銹鋼之父”。 不銹鋼不易產(chǎn)生腐蝕、點(diǎn)蝕、銹蝕或磨損。不銹鋼還是建筑用金屬材料中強(qiáng)度最高的材料之一。由于不銹鋼具有良好的耐腐蝕性，所以它能使結(jié)構(gòu)部件永久地保持工程設(shè)計(jì)的完整性。含鉻不銹鋼還集機(jī)械強(qiáng)度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可滿足建筑師和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的需要。不銹鋼的分類：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼及沉淀硬化不銹鋼等。另外，可按成分分為：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。在這里主要介紹前四種常用的不銹鋼，其中最常見的是奧氏體不銹鋼1。1.1.1 鐵素體不

16、銹鋼含鉻12%-30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼。屬于這一類的有crl7、cr17mo2ti、cr25，cr25mo3ti、cr28等。鐵素體不銹鋼因?yàn)楹t量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機(jī)械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結(jié)構(gòu)及作抗氧化鋼使用。這類鋼能抵抗大氣、硝酸及鹽水溶液的腐蝕，并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，用于硝酸及食品工廠設(shè)備，也可制作在高溫下工作的零件，如燃?xì)廨啓C(jī)零件等。1.1.2 馬氏體不銹鋼強(qiáng)度高，但塑性和可焊性較差。馬氏體不銹鋼的常用牌號(hào)有1cr13、3cr13等，因含碳較高，故具有較高的

17、強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但耐蝕性稍差，用于力學(xué)性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上，如彈簧、汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。1.1.3 奧氏體不銹鋼含鉻大于18%，還含有8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。奧氏體不銹鋼的常用牌號(hào)有1cr18ni9、0cr19ni9等。0cr19ni9鋼的含碳量小于0.08%，鋼號(hào)中標(biāo)記為0。這類鋼中含有大量的ni和cr，使鋼在室溫下呈奧氏體狀態(tài)。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性和耐蝕性能，在氧化性和還原性介質(zhì)中耐蝕性均較好，用來制作耐酸設(shè)備，如耐蝕容器及設(shè)備襯里、輸送管道、耐硝酸的設(shè)備零件等。奧氏體不

18、銹鋼一般采用固溶處理，即將鋼加熱至1050-1150，然后水冷，以獲得單相奧氏體組織。1.2 不銹鋼的應(yīng)用及工作環(huán)境1.2.1 不銹鋼在建筑業(yè)中的應(yīng)用近年來，應(yīng)用不銹鋼作為建筑材料正日益廣泛。使用越來越廣泛有著多方面的原因，其中包括對(duì)材料更好的了解、企圖更新某些設(shè)計(jì)，設(shè)想生產(chǎn)出一種既耐久又無需維護(hù)的結(jié)構(gòu)材料等。 早期，不銹鋼用于建筑方面只局限在某些場合，即在過去認(rèn)為沒有適當(dāng)材料的場合建筑師們正在尋求一種有特殊作用的新材料。實(shí)際上許多這樣的場合，不銹鋼已長期被使用而其效果已經(jīng)經(jīng)過長期不斷地對(duì)不銹鋼的沖刷作用，使生產(chǎn)廠家相信不銹鋼材料用于室外場合甚至在高腐蝕性氣體的條件下也不腐蝕。 由于不銹鋼具有

19、耐用和幾乎無需要維護(hù)表面這兩種特性，促使人們較以往任何時(shí)候都更加重視其應(yīng)用。大多數(shù)建筑材料的價(jià)格都在一定比例迅速上漲，而有許多材料的漲價(jià)又遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過不銹鋼材料。為保養(yǎng)和維持建筑物內(nèi)外結(jié)構(gòu)處于良好狀態(tài)的費(fèi)用更加猛漲得驚人。今天的建筑師必須認(rèn)真地考慮建筑物的全部情況。如果建筑物長年需要更換或維修，那么建筑師的設(shè)計(jì)是失敗的。 近年來，游泳池的墻壁已采用不銹鋼。長期以來采用的主要材料混凝土需要每年修補(bǔ)和涂刷，尤其是在北方地區(qū)用碳鋼并加涂層建造的游泳池每年也需要大面積的擦洗和涂刷，上述兩者都增加了游泳池一筆可觀的使用開支。當(dāng)游泳池采用不銹鋼材料（304型，2b光潔度）做側(cè)壁時(shí)，擦洗就很簡單，只需用水和肥皂

20、便能很快洗凈?，F(xiàn)在的游泳池常常采用不銹鋼槽壁和混壓土池底，池底用混凝土主要是為了防滑。某些建筑物的墻壁用304型，8級(jí)鏡面拋光的不銹鋼作材料?；ハ噙B接的不銹鋼板都經(jīng)過拋光和著色打磨使墻壁具有一致的色凋和反光性。為了防止油垢，大面積的不銹鋼板的露出部分（茸腳）安裝在由使鍍鋅板和壓縮板組成的厚夾層中。拋光的不銹鋼板用環(huán)氧樹脂作粘結(jié)劑與鍍鋅鋼板連接固定。 由干不銹鋼能得到很軟的性能，使它右可能用來作屋頂覆蓋層材料。正是因?yàn)檫@種材料容易成形，耐用美觀，故許多建筑師選用不銹鋼不僅單純把它作為一種保護(hù)層，而是作為總體設(shè)計(jì)的組成部分。 某些建筑物（室內(nèi)滑冰場管）用不銹鋼材料建造永平重疊層的屋頂，不僅使該建筑

21、從設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)上美觀大方，而且由于不銹鋼表面的反光作用，使室內(nèi)滑冰季節(jié)得以延長而兔去承擔(dān)不合理的投資。 對(duì)于某些特殊結(jié)構(gòu)，往往由于應(yīng)用不銹鋼使許多難題得到解決。比如有一座汽車庫，設(shè)計(jì)時(shí)要求停車庫對(duì)停放汽車不僅要有保護(hù)作用且對(duì)排出氣體具有良好通風(fēng)作用；同時(shí)還能使一定程度的陽光進(jìn)入車庫，選材既經(jīng)久耐用又無需保養(yǎng)。為滿足上述要求，設(shè)計(jì)者選用(1525cm)201型不銹鋼格板，將格板固定在垂直柱子上，使內(nèi)外交錯(cuò)造成重疊布局為增強(qiáng)建筑設(shè)汁效果，交錯(cuò)的外格板上采用浮面光潔度，外圍的成行柱格板采用普通2b光潔度，所有里面的格板均為2d光潔度。這種交借變化的格局使車庫具有一個(gè)生動(dòng)的外觀。 對(duì)于一座建筑物的屋頂結(jié)

22、構(gòu)，其使用壽命和外觀應(yīng)同樣重視。在機(jī)場的餐廳，為了使屋頂美觀，排氣風(fēng)扇都用不銹鋼板遮蓋。在選擇遮蓋材料時(shí)，還特別強(qiáng)調(diào)了材料的不反光性。所選用的村料為304型不銹鋼，粗拋光，低反射性，6級(jí)光潔度。對(duì)于光沽度的選擇要特別注意到特別由于發(fā)出眩光，防礙飛行員在到達(dá)目的地著陸時(shí)的視線。 辦公大廳的內(nèi)外建筑給構(gòu)中都采用了不銹鋼材料。其建筑措施采用不銹鋼作幕墻。建筑入口處的柱列都包上不銹鋼板，建筑物正面所有窗戶的凈化裝置也都途蓋上不銹鋼。 辦公大廈休息廳上面的無花板是由帶有浮雕的不銹鋼板組成。利用陽模和陰模沖制不銹鋼薄板上的浮凸部分。不銹鋼不僅使用壽命長，而且是制作俘凸給構(gòu)的好材料，這樣可以加強(qiáng)建筑物的造型

23、美，故往往是廣場的主要標(biāo)志。不銹鋼作為主要材料用于室外藝末建筑的另一例子是矗立在河畔上有名的拱橋。1.2.2 不銹鋼在海洋裝置上的應(yīng)用各種不同類型的不銹鋼正在日益廣泛和成功地用于各種不同的海洋環(huán)境中。必需指出，在海水中不銹鋼要長期免于腐蝕需要復(fù)雜的防腐工程技術(shù)和大量投資。奧氏體和馬氏體不銹鋼很久以來就用于航海動(dòng)力裝置上的過熱器管道以及透平機(jī)葉片。在這些裝置中要保持低氯化物含量是很不容易的，因?yàn)楹胶?dòng)力裝置的應(yīng)用技術(shù)與一般發(fā)電裝置的基本原理并無差別。不銹鋼也正在用于遠(yuǎn)洋商船上的大容量化學(xué)容器，其使用情況在某些方面與陸地化工廠的使用條件截然不同。 大多數(shù)不銹鋼牌號(hào)在海洋條件下應(yīng)用都能得到滿意的結(jié)果

24、，但不同牌號(hào)則對(duì)應(yīng)力腐蝕開裂表現(xiàn)敏感。以410型為代表的馬氏體鋼和430型為代表的鐵素體鋼，在海洋條件下，數(shù)月內(nèi)便會(huì)生銹。這種均勻銹蝕可通過機(jī)械打磨加以去除。比較受歡迎的不銹鋼是奧氏體不銹鋼，因?yàn)樗目逛P蝕能力較強(qiáng)（但由于應(yīng)力腐蝕開裂則例外）。隨著時(shí)間遷移，奧氏體不銹鋼也會(huì)發(fā)黑。如果由于美觀或其它方面的原因，這種發(fā)黑也可以通過打磨去除。不銹鋼在海水中很少會(huì)產(chǎn)生均勻銹燭，所以在實(shí)際使用中可不必?fù)?dān)心。推進(jìn)器海洋上的拖輪和其它船只上的推進(jìn)器可由鑄造不銹鋼cf8（相當(dāng)干304型不銹鋼）制成。當(dāng)船只不航行時(shí)，從推進(jìn)器主軸通過軸承到船體，構(gòu)成一個(gè)導(dǎo)電的金屬回路。相當(dāng)于成分為410型不銹鋼的鑄造推進(jìn)器也經(jīng)常

25、披選用，并在其它方面得到廣泛應(yīng)用如用于破冰船等。 近代不銹鋼技術(shù)的發(fā)展，已開始采用復(fù)相奧氏體鐵素體不銹鋼20cr8ni3.5mo來鑄造遠(yuǎn)洋巨輪上大型推進(jìn)器（重達(dá)3000kg）。經(jīng)常在港口工作的船只，特別容易遇到海面上的原木或其它浮體而加速推進(jìn)器的損壞。因此，采用奧氏體不銹鋼制作推進(jìn)器能通過矯直或焊接的辦法而得到修復(fù)，這是選材上一個(gè)值得重視的問題。 泵早已觀察到離心泵在海水工作的條件下，如采用不銹鋼構(gòu)件，則能顯示出一定的可靠性。在保持流動(dòng)的海水中，采用cf8m鑄造不銹鋼葉輪（其成分相當(dāng)于316型不銹鋼）以及用316型不銹鋼作主軸，可以不出任何問題。當(dāng)水泵停止工作時(shí)，縫隙腐蝕和點(diǎn)腐蝕很可能就成為嚴(yán)

26、重問題。但如果來用較為活潑而又易銹的鑄鐵制造一個(gè)壁厚相當(dāng)大的泵箱時(shí)，則鑄鐵在停機(jī)時(shí)間能起到陰極保護(hù)作用。當(dāng)泵工作時(shí)，鑄鐵箱的陰極保護(hù)作用下一定能使下銹鋼極化，但流動(dòng)的水維待了陰極保護(hù)作用。此外，長期工作的泵可能由于交替使用，既有時(shí)海水更換成淡水而起到防護(hù)作用。 散裝容器 不銹鋼一直被用來作為貨運(yùn)中的散袋容器，用以裝載液化天然氣體（lng），化學(xué)藥品、飲料等。貨運(yùn)中盛lng的容器習(xí)慣采用304l型不銹鋼，其目的不是為了耐腐蝕而是考慮到在低溫狀態(tài)下的機(jī)械性能。 對(duì)于海運(yùn)化學(xué)制品的容器，采用不銹鋼的目的主要是考慮到它的耐腐蝕性，這與陸地化學(xué)制品的儲(chǔ)運(yùn)是不同的。如果船只屬于一般不定期貨輪，則運(yùn)載化學(xué)制

27、品的容器也可以運(yùn)輸任何物品，從醋酸、糟漿到二甲苯。一般都用316l型不銹鋼作閥門、貨運(yùn)泵、管遭、加熱盤管以及容器本身。容器可以由整體不銹鋼組成或用碳鋼包復(fù)上一層1.5 2.0mm的不銹鋼板制成。在使用之前，必須進(jìn)行細(xì)致的檢查板材是否有缺陷并進(jìn)行徹底的清潔處理和鈍化處理。 實(shí)驗(yàn)表明裝有化學(xué)制品的客器允許用海水進(jìn)行沖洗，但隨后必?zé)┖芸煊玫疀_洗。對(duì)于在容器內(nèi)的任何不銹鋼加熱裝置，當(dāng)氯化物未徹底沖刷掉以前，切莫啟動(dòng)以防產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂?；瘜W(xué)制品容器設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)考慮用來盛海水因?yàn)檫@樣做會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生縫隙腐蝕的危險(xiǎn)。如果設(shè)計(jì)方案中規(guī)定非用來盛海水不可，那么就必須考慮采取陰極保護(hù)系統(tǒng)以控制縫隙腐蝕的發(fā)展。在這

28、種情況下，不銹鋼容器可能會(huì)產(chǎn)生難以去除的石灰質(zhì)沉積物，這是一個(gè)值得重視的問題。 熱交換器 強(qiáng)迫水循環(huán)系統(tǒng)的冷卻器和電站蒸汽冷凝器已廣泛采用奧氏體不銹鋼管道，后者的進(jìn)水口因高度污染而不宜采用銅合金材料。比較受歡迎的好材料為316型不銹鋼。在海岸和港灣地區(qū)，大量外來的團(tuán)塊和淤泥進(jìn)入冷凝器管道，特別容易造成嚴(yán)重障礙，這種情況必須采取措施加以排除。一種合理的措施就是采用橡膠球循環(huán)通過管道中，由于橡膠球能產(chǎn)生擠壓作用從而清理了管壁。當(dāng)海水的流動(dòng)速度大約為1m/s時(shí)，便可以防止海洋有機(jī)類雜物被吸入，從而保怔了冷凝器管道免于產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕。不同于其它有色合金，采用不銹鋼作冷凝器的管道則不受最大流速的限制，但卻與

29、整個(gè)泵裝置的經(jīng)濟(jì)效果有關(guān)。1.3 國內(nèi)外不銹鋼的發(fā)展情況國內(nèi)外不銹鋼發(fā)展主要在一些方面，如彩色不銹鋼、不銹鋼精煉劑、廢不銹鋼的處理及不銹鋼焊條的發(fā)展：1.3.1 彩色不銹鋼不銹鋼著色技術(shù)起源于英國伯明翰國際鎳公司歐洲研究開發(fā)中心，第一項(xiàng)不銹鋼著色技術(shù)主要是把不銹鋼著成黑色，并取得專利；19391941年，又相繼提出了三個(gè)專利，這些專利報(bào)導(dǎo)了在硫酸和鉻鹽溶液中，使不銹鋼著成黑色、深藍(lán)、青銅、黃色和巧克力色等多種顏色的方法，以及加速著色反應(yīng)，提高染色膜光澤，使著色膜硬化的方法等，由于種種缺陷，這些方法一直未能被推廣應(yīng)用，直到1972年，英國歐洲有限公司(國際鎳公司)發(fā)明了著名的因科法(inco)，

30、不銹鋼著色技術(shù)才開始進(jìn)入大規(guī)模商品化生產(chǎn)，1973年英國不銹鋼設(shè)備服務(wù)公司建立了第一個(gè)不銹鋼染色的中間工廠，1978年該公司建設(shè)有年產(chǎn)60萬平方英尺的黑色不銹鋼工廠，1980年克寧公司建設(shè)有年產(chǎn)100萬平方英尺的彩色不銹鋼工廠。目前該專利已在英、美、日、德、意、法、澳大利亞等幾十家公司采用。彩色不銹鋼具有色彩鮮艷、耐紫外線照射、耐磨、耐蝕、耐熱和加工性能良好等突出優(yōu)點(diǎn)，在國外已廣泛應(yīng)用于航天、航空、原子能、軍事、海洋、輕工、建筑、太陽能利用和日用等領(lǐng)域之中。（2）國內(nèi)及佛山恒誠信彩色不銹鋼開發(fā)情況：我國不銹鋼著色技術(shù)的研究起步也較早，1937年上海輕工業(yè)第六冊(cè)翻譯介紹了t.e歐文斯的“不銹鋼著

31、色新工藝”，1958年2月趙振才翻譯并出版了前蘇聯(lián)巴赫瓦洛夫等人所著的電鍍工業(yè)手冊(cè)一書，20世紀(jì)80年代以后國內(nèi)幾十個(gè)單位也對(duì)不銹鋼著色進(jìn)行了多年的研究，報(bào)道了試驗(yàn)與研究的成果。國內(nèi)外彩色不銹鋼著色技術(shù)的研究與應(yīng)用，在1972年以前處于試驗(yàn)研究階段，1972年開始進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)，但同時(shí)又由于在著色膜的性能、顏色控制、環(huán)境影響等方面的不足，仍然在進(jìn)行研究改進(jìn)。而在國內(nèi)由于種種原因的限制，如不銹鋼材價(jià)格高，國產(chǎn)不銹鋼材質(zhì)較差，計(jì)算機(jī)水平比國外落后，著色工藝技術(shù)不成熟等，導(dǎo)致不銹鋼著色技術(shù)與生產(chǎn)發(fā)展緩慢。 佛山恒誠信彩色不銹鋼板材廠位于國際知名不銹鋼市場佛山。擁有先進(jìn)的離子真空鍍膜設(shè)備及一流的不銹鋼表

32、面處理專家，主營各種不銹鋼板材工程制品及酒店用品的表面處理和著色，產(chǎn)品主要有彩色不銹鋼板（彩色不銹鋼蝕刻板、彩色不銹鋼噴砂板、彩色不銹鋼壓花板等），主要色彩：寶石藍(lán)、鈦金、鋯金、古銅金、黑金、玫瑰金、七彩、香擯金，提供專業(yè)在不銹鋼表面著色處理帶顧問。自立項(xiàng)之初即規(guī)劃年產(chǎn)量在5080噸，投產(chǎn)十幾年來，生產(chǎn)經(jīng)營欣欣向榮產(chǎn)量穩(wěn)步上升，已于日前突破年產(chǎn)量2.5萬噸大關(guān)。在生產(chǎn)經(jīng)營的同時(shí)，還具備很強(qiáng)的自主研發(fā)能力，現(xiàn)在擁有的全國唯一一條最大鍍色爐就是與北京某知名設(shè)備公司自主研發(fā)并生產(chǎn)安裝的，由于整臺(tái)機(jī)器都是自主研發(fā)，所以技術(shù)人員對(duì)于機(jī)器的性能與特質(zhì)相當(dāng)?shù)牧私?。產(chǎn)品嚴(yán)格遵守國際標(biāo)準(zhǔn)環(huán)保和法規(guī)，充分保證彩色

33、不銹鋼板有利于防腐及環(huán)保的根本需求，且產(chǎn)品具有優(yōu)質(zhì)、安全、裝飾效果強(qiáng)的高度價(jià)值。彩色不銹鋼板廣泛應(yīng)用于酒店裝飾、ktv裝飾、櫥柜裝飾等領(lǐng)域。1.3.2 日本廢不銹鋼利用日本川崎地區(qū)在4月中下旬分2次對(duì)韓國不銹鋼廠總計(jì)出口1200噸鎳價(jià)廢不銹鋼，每次600噸，這是首次從關(guān)東地區(qū)如此大批量的出口鎳基廢不銹鋼。關(guān)東地區(qū)有2個(gè)不銹鋼廠，分別是nipponyakinkogyo公司的川崎廠和jfe公司的千葉廠。千葉廠鉻基不銹鋼產(chǎn)量占其總產(chǎn)量的90%，因此千葉廠主要消耗的是鉻基廢不銹鋼，鎳基廢不銹鋼的需求量很有限。川崎廠鎳基不銹鋼的產(chǎn)量占其總產(chǎn)量的98%，但nipponyakinkogyo公司現(xiàn)在開始提高鎳

34、基高功能材料的產(chǎn)量，因此，川崎廠對(duì)鎳基廢不銹鋼的需求量在逐漸減少，在此情況下，川崎廠的廢不銹鋼分銷商為增加銷路，決定對(duì)韓國出口鎳基廢不銹鋼。關(guān)東地區(qū)也是日本最大的鎳基廢不銹鋼生產(chǎn)基地，估計(jì)每月的產(chǎn)量大約為2萬噸，占日本廢不銹鋼產(chǎn)量的40%。據(jù)日本財(cái)務(wù)省統(tǒng)計(jì)，2004年112月份，日本川崎港廢不銹鋼的出口量為8112噸，其中有7526噸出口至韓國，但鉻基不銹鋼占了很大比例。據(jù)了解，此次大量出口韓國的廢料已全部運(yùn)抵韓國的昌原特殊鋼公司。與普廢鋼的出口時(shí)間相比，日本廢不銹鋼的出口時(shí)間晚了10年，真正開始規(guī)模出口是從2000年開始。目前日本對(duì)韓國的廢不銹鋼出口基地主要有三個(gè)港口，它們是：北九州、sak

35、aisemboku和onahama。但生產(chǎn)大量鎳基廢不銹鋼的關(guān)東地區(qū)也參與到了廢不銹鋼的出口行列之中。1.3.3 國內(nèi)外不銹鋼焊條使用現(xiàn)狀不銹鋼是指含鉻大于12%的鋼種。不銹鋼自1912年發(fā)明以來取得迅猛發(fā)展，至今全球仍以每年35%的速度遞增。全世界不銹鋼的消費(fèi)總量達(dá)3500萬。我國正處于不銹鋼生產(chǎn)和消費(fèi)應(yīng)用的高速增長期，已廣泛應(yīng)用于石油、化工、輕工、食品、釀酒、制藥、家電、水電、機(jī)械、建筑、市政和各種民用器具中。1990年我國不銹鋼消費(fèi)量為26萬噸，1999年為153萬噸，2000年為173萬噸，2001年為225萬噸，2004年不銹鋼消費(fèi)量達(dá)到447萬噸左右，居全世界第一位，預(yù)計(jì)2006年

36、不銹鋼消費(fèi)量將達(dá)到600萬噸以上，其中鉻鎳奧氏體不銹鋼的消費(fèi)量占不銹鋼總消費(fèi)量的75%80%。我國從五十年代開始研制和生產(chǎn)不銹鋼焊條，1997年我國不銹鋼焊條的總產(chǎn)量為7000多噸。近年來我國不銹鋼的消費(fèi)量快速增長，2004年國產(chǎn)不銹鋼焊條已超過35000噸，預(yù)計(jì)2006年國產(chǎn)不銹鋼焊條將達(dá)50000噸左右。 自五十年代開始研制的不銹鋼焊條，主要是沿襲原蘇聯(lián)的鈦鈣渣系及原料體系，它具有成本低，易壓涂，抗氣孔好，機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn)，但與歐洲名牌同類不銹鋼焊條相比焊條發(fā)紅嚴(yán)重、飛濺大、脫渣及成形差、焊接效率低、浪費(fèi)大、因此自七十年代中期到八十年代前期，針對(duì)國內(nèi)進(jìn)口的瑞典avesta公司綠p5焊條國內(nèi)

37、一些科研院校與焊條生產(chǎn)企業(yè)共同合作，就不銹鋼焊條藥皮發(fā)紅脫落原因及解決途徑進(jìn)行了研究，如哈焊所與天津電焊條廠、甘肅工大與蘭洲長虹電焊條下、太原工學(xué)院與山西機(jī)床廠等。 到八十年代，上述幾家論文相繼發(fā)表后，人們一方面認(rèn)為他們的研究工作很有意義，獲得很多進(jìn)展；另一方面經(jīng)對(duì)這幾家研制的焊條實(shí)際測試后，也認(rèn)為仍與國外產(chǎn)品存在明顯差距，但從那時(shí)起，國內(nèi)這方面的研究工作就處于踏步不前的狀況，從80年代前期到九十年代前期的十年間因內(nèi)尚無有份量的不銹鋼焊條研究文獻(xiàn)。從九十年代初期開始，國內(nèi)不銹鋼焊條研究漸趨活躍。先是太原工大王寶、孫咸等人在前期工作的基礎(chǔ)上研究了不銹鋼焊條工藝設(shè)計(jì)的基本原則和途徑，在不銹鋼焊條設(shè)

38、計(jì)理論上取得了重要突破，并因此獲得2000年國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；后是冶金部建筑研究總院唐伯鋼在九十年代中期消化吸收國外的先進(jìn)技術(shù)，成功完成國產(chǎn)不銹鋼新型焊條的系列化改進(jìn)提高，并成功興辦北京金威焊材有限公司，做到理論與實(shí)踐的完美結(jié)合，自1994年始生產(chǎn)至今，其不銹鋼焊條生產(chǎn)已達(dá)年產(chǎn)3000噸以上。九十年代后期到本世紀(jì)初期，國內(nèi)不銹鋼焊條研究如雨后春筍般集中開展，雖就其水平本身未超過上述兩家現(xiàn)有水平，但對(duì)于活躍學(xué)術(shù)氣氛，加強(qiáng)學(xué)習(xí)交流仍有益處。國外不銹鋼的工業(yè)化生產(chǎn)始于二十年代初期，隨后出現(xiàn)相應(yīng)的不銹鋼焊條，成熟的不銹鋼焊條產(chǎn)品出現(xiàn)于1965年左右，以歐洲國家為代表，尤其是西歐的瑞典，人口僅800萬

39、左右，且集中產(chǎn)生了esab、avesta和sandvik等世界級(jí)的不銹鋼焊材企業(yè)，其中avesta的野牛牌不銹鋼焊條更是世界不銹鋼焊條的典范。日本、臺(tái)灣及有南亞國家的不銹鋼焊條其技術(shù)根基在歐洲。 1.4 本論文的目的與意義本文主要介紹了奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti的熱處理，不銹鋼，特別是奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti它能應(yīng)用于其他鋼不能應(yīng)用的地方，并且應(yīng)用的范圍很廣，這就是我們研究它的原因。熱處理過程會(huì)發(fā)生一系列的問題，如由于固溶溫度過低，或者保溫時(shí)間過短，還有淬水速度過慢都會(huì)引起合金元素不能完全融入鋼的機(jī)體中，或者不能均勻的融入機(jī)體中。固溶處理同樣會(huì)是工件變形，該怎樣避免，出現(xiàn)了該怎么

40、樣矯直，好多問題值得考慮。還有穩(wěn)定化處理有什么效果，合金元素在不銹鋼中是否僅僅是起到產(chǎn)生鈍化膜的作用，好多問題等著去解答。希望通過此論文的書寫，借此論文的機(jī)會(huì)，以寫論文的形式去讓我對(duì)不銹鋼有個(gè)更徹底的了解，為今后工作做一個(gè)鋪墊，希望在今后的學(xué)習(xí)過程中能在不銹鋼熱處理方面能盡自己的一份力，爭取能取得一定的成績。 2. 奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti的熱處理工藝過程2.1 奧氏體不銹鋼1cr18ni9ti的冶煉研究及鍛造處理2.1.1 1cr18ni9ti的凝固行為奧氏體不銹鋼是一種復(fù)雜的多元多相合金。其凝固組織包含各種形態(tài)的奧氏體一鐵素體混合組織，這些凝固組織不僅受化學(xué)成分和凝固過程的影響，而

41、且與后續(xù)的固態(tài)相變密切相關(guān)。如圖2.1為含鐵70%wt.%的fe-cr-ni三元相圖垂直截面圖，在相圖的高溫段存在著l+s+y三相區(qū)，此三相區(qū)內(nèi)的凝固行為對(duì)最終凝固組織起著至關(guān)重要的作用，正因?yàn)檫@個(gè)三相區(qū)的存在也產(chǎn)生了復(fù)雜的凝固過程，一般認(rèn)為隨著cr當(dāng)量和ni當(dāng)量的比例變化有f型、fa型、af型、a型四種凝固方式2。鉻鎳偽二元相圖中凝固模式的相對(duì)位置及其凝固組織與溶質(zhì)偏析的關(guān)系，認(rèn)為隨著鉻鎳比的增加，鐵素體形貌從共晶狀轉(zhuǎn)變?yōu)楣羌軤?，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l狀。一般認(rèn)為奧氏體不銹鋼在三相區(qū)內(nèi)首先發(fā)生的是包晶反應(yīng)，然后轉(zhuǎn)變?yōu)楣簿Х磻?yīng):骨架狀鐵素體的產(chǎn)生源自于先析出鐵素體，奧氏體在鐵素體和液相界面上形成長大

42、，然后鐵素體和奧氏體界面按照先析出鐵素體的界面推進(jìn)，鐵素體同時(shí)也通過固態(tài)相變轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，最終留下的鐵素體位于先析出鐵素體的中心位置。圖2.1含鐵70%wt.%的fe-cr-ni三元相圖垂直截面圖對(duì)于奧氏體凝固行為的研究人們比較關(guān)心的問題有兩個(gè)，一是凝固模式與凝固條件的關(guān)系，二是鐵素體的殘留量。因?yàn)椴讳P鋼是一種多元復(fù)雜合金，合金元素眾多，研究起來比較復(fù)雜，通常人們把不同類型的元素折算為cr當(dāng)量和ni當(dāng)量，從而簡化應(yīng)用fe-cr-ni三元合金相圖來研究這些問題。奧氏體不銹鋼中，不同的元素對(duì)鐵素體和奧氏體的形成有著不同的作用:以cr為代表的為鐵素體穩(wěn)定元素，促進(jìn)鐵素體的形成，這類元素主要包括cr,

43、 mo, si, ti, v, w等;以ni為代表的為奧氏體穩(wěn)定元素，促進(jìn)奧氏體的形成，這類元素主要包括ni, c, n, co等元素。但是不同的研究者采用的材料有所差別，所采用的鉻和鎳。計(jì)算方法也不盡相同。計(jì)算公式如下：cr=% cr+a(%si)+b(%mn)+c(%ti)+d(%nb)ni=%ni+e(%mn)+f(%c)+g(%n)+h(%cu)不同研究者采用的影響系數(shù)列于表2.2表2.1不同元素對(duì)cr當(dāng)量和ni當(dāng)量的影響系數(shù)表abcdefgh1.51-0.50.53030-1.51-0.50.53030-1.5120.50.53030-1.51.37320.312214.211997

44、年以后w. kurz所領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)發(fā)表了大量研究fe-cr-ni合金及fe-cr合金凝固過程的文章，主要有以下研究結(jié)果：（1）隨著ni含量的增加或生長速率的增加，發(fā)生鐵素體到奧氏體的轉(zhuǎn)變隨著ni含量的減小或生長速率的減小，發(fā)生奧氏體到鐵素體的轉(zhuǎn)變。鐵素體到奧氏體的轉(zhuǎn)變無形核勢壘，受樹枝晶生長動(dòng)力學(xué)控制奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變則要通過鐵素體的形核。不同ni含量的不銹鋼激光焊接時(shí)的組織轉(zhuǎn)變圖。不同生長速率下奧氏體不銹鋼的定向凝固組織演變圖3。（2）奧氏體不銹鋼穩(wěn)態(tài)凝固時(shí)，首先是鐵素體平界面生長，然后通過固態(tài)相變轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體;然后奧氏體在鐵素體凝固前沿形核，發(fā)生共晶反應(yīng);共晶反應(yīng)初始為層片狀生長，后來轉(zhuǎn)變

45、為棒狀生長。 （3）奧氏體不銹鋼的相選擇問題遵循最高界面溫度法則?？梢酝ㄟ^界面響應(yīng)函數(shù)(interfaceresponsefunction,irf)計(jì)算出不同的相析出時(shí)的界面溫度。界面溫度是成分、生長速率、溫度梯度的函數(shù)。圖2.2fe-17.9cr-11.5ni合金在溫度梯度為15 k/mm時(shí)、共晶生長的界面響應(yīng)函數(shù)圖2.3定向凝固下奧氏體不銹鋼的穩(wěn)態(tài)凝固奧氏體不銹鋼連鑄過程：連鑄實(shí)質(zhì)上是一個(gè)傳熱和相變的過程4，在這一過程中鋼液熱量被帶走，在熱量的導(dǎo)出過程中金屬液體發(fā)生著相變。這個(gè)過程伴隨著動(dòng)量傳輸、熱量傳輸、物質(zhì)傳輸。連鑄過程也是一個(gè)工業(yè)化連續(xù)過程，這就決定了若采用工業(yè)化試驗(yàn)來優(yōu)化工藝參數(shù)，

46、必然要面臨費(fèi)時(shí)、費(fèi)力和需要大量資金投入的問題。因此對(duì)連鑄的研究很少采用工業(yè)化試驗(yàn)，至多用工業(yè)化的產(chǎn)品質(zhì)量來驗(yàn)證工藝參數(shù)是否得當(dāng)。另外連鑄過程由于設(shè)備復(fù)雜和溫度很高，很多問題，如結(jié)晶器內(nèi)部的凝固過程無法進(jìn)行直接研究，給生產(chǎn)工藝的改進(jìn)帶來了困難。對(duì)連鑄凝固過程的研究主要有如下三種方法：（1）以傳熱和傳質(zhì)為中心，采用數(shù)值模擬的方法，模擬連鑄過程中各階段的傳輸現(xiàn)象和應(yīng)力應(yīng)變情況，對(duì)連鑄過程進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而來改善連鑄工藝。（2）用可行的實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)連鑄過程中的金屬凝固行為進(jìn)行物理模擬，研究不銹鋼的高溫物理性能及各種工藝參數(shù)對(duì)不銹鋼凝固行為和凝固組織的影響，進(jìn)而為改善連鑄工藝、提高鑄坯質(zhì)量提供依據(jù);（3）

47、直接工業(yè)實(shí)驗(yàn)。下面分別介紹這三種方法：a. 數(shù)值模擬 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用計(jì)算機(jī)研究凝固、傳熱、傳質(zhì)等復(fù)雜過程成為可能。它基于現(xiàn)象本身的物理原理，在一定的假設(shè)前提下，對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行描述，進(jìn)而揭示凝固過程規(guī)律、預(yù)測與防止多種鑄造缺陷、優(yōu)化鑄造工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)值模擬的研究任務(wù)在于建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過恰當(dāng)?shù)臄?shù)值方法，利用計(jì)算機(jī)來求解這些模型，得到能反映過程規(guī)律、指導(dǎo)實(shí)踐的結(jié)果。用數(shù)值模擬對(duì)連鑄過程進(jìn)行研究，有著迅速、廉價(jià)、靈活、直觀并易于理解的優(yōu)點(diǎn)?？偟恼f來，數(shù)值模擬是研究連鑄過程中的流場、溫度場、溶質(zhì)場變化的一種有效手段，為連鑄工藝參數(shù)的改善做出了很大的貢獻(xiàn)。但這種方法有其先天的缺陷，

48、即：冶金過程是一個(gè)復(fù)雜的過程，一方面所涉及材料的熱物性參數(shù)不是很精確，二是初始和邊界條件不是很穩(wěn)定，因而假設(shè)了很多的前提條件，致使模擬結(jié)果和實(shí)際結(jié)果有一定的偏差，尤其用來研究凝固問題，不能和實(shí)際的凝固組織建立聯(lián)系，缺乏直接性。b. 物理模擬冷態(tài)物理模擬。由于鋼液具有高溫的特點(diǎn)，直接對(duì)其流動(dòng)進(jìn)行定量測量是非常困難的。但由于高溫鋼液與水介質(zhì)在流體動(dòng)力學(xué)特性上類似，基于流體力學(xué)中的相似準(zhǔn)則，即:不直接在實(shí)物中研究現(xiàn)象和過程本身，而是用與實(shí)物相似的模型來進(jìn)行研究，用方程分析或量綱分析方法導(dǎo)出相似準(zhǔn)數(shù)，并在模型上通過實(shí)驗(yàn)求出相似準(zhǔn)數(shù)之間的關(guān)系式，再將此關(guān)系式推廣到實(shí)物，從而揭示了這些現(xiàn)象或過程的規(guī)律，因

49、而連鑄過程中鋼液流動(dòng)特性可以用水來模擬。這種用水介質(zhì)物理模擬實(shí)際結(jié)晶器中流動(dòng)的試驗(yàn)方法稱之為冷態(tài)物理模擬，冷態(tài)物理模擬的試驗(yàn)方法較早就應(yīng)用在冶金研究中，當(dāng)前水模擬已經(jīng)成為結(jié)晶器系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析、鋼液流場研究不可或缺的實(shí)驗(yàn)裝置，一方面對(duì)在研究水口結(jié)構(gòu)、拉坯速度等連鑄工藝參數(shù)對(duì)流場影響等方面起到很大作用，另一方面水模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果已成為建立數(shù)學(xué)模型和驗(yàn)證數(shù)值模擬可靠性的依據(jù)5。c.熱物理模擬。熱物理模擬是利用小試樣在試驗(yàn)裝置上再現(xiàn)材料在制備或熱加工過程中的受熱或同時(shí)受熱與受力的物理過程。利用此法可以充分而精確的暴露與揭示材料在熱加工過程中的組織性能變化，為制定合理的加工工藝以及研制新材料提供理論指導(dǎo)和技

50、術(shù)支持?，F(xiàn)代材料加工熱物理模擬技術(shù)，融材料科學(xué)、冶金科學(xué)、傳熱學(xué)、力學(xué)、機(jī)械學(xué)、工程檢測技術(shù)、電子模擬技術(shù)及計(jì)算機(jī)知識(shí)與技能為一體，已經(jīng)成為跨學(xué)科的專業(yè)領(lǐng)域。利用現(xiàn)代物理模擬技術(shù)，可以用少量的、小型的試驗(yàn)替代傳統(tǒng)的大量的、大型的工業(yè)試驗(yàn)，不但節(jié)約了人力、物力、財(cái)力，還可以研究連鑄生產(chǎn)實(shí)際中難以直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的高難復(fù)雜問題。2.1.2 1cr18ni9ti的鍛造處理2.1.2.1 1cr18ni9ti鍛造模具要求a模具型式。主要型式有多槽模單槽模。多槽模的終鍛型槽可使用鑲塊結(jié)構(gòu)，主要用少小鍛件（小于2kg)，而單槽模用少長鍛件。b模具材料。小型模具（小于9kg)用4cr5w2vsi等熱變形模具

51、鋼，較大型模具本體包括（熱邊沖頭)用5crnimo5crmnmo,鑲塊用4cr5w2vsi等模具鋼，熱邊凹模用cr12mov模具鋼6。c模具硬度。模具硬度與鍛件復(fù)雜程度和鍛造設(shè)備有關(guān)，復(fù)雜鍛件模具硬度取hrc5356,簡單鍛件取hrc6163;錘上用取hrc4047，水壓機(jī)用取hrc4755。d模具壽命。由于不小銹鋼要求錘擊次數(shù)多，它所用模具壽命僅為鍛碳鋼的1/2-1/3。為延長壽命，采用以下措施:模具整體滲碳、氮化、鍍硬鉻、火焰淬火處理。研磨變形型槽和飛邊槽（提高壽命25%）;使用前模具需預(yù)熱（2002500）。2.1.2.2 1cr18ni9ti的鍛造工藝特點(diǎn)a鍛件圖制定。小銹鋼在870才

52、起皮，燒損較少，設(shè)計(jì)鍛件圖時(shí)，燒損率取不限，但其線膨脹系數(shù)大，故收縮率大，終鍛型槽應(yīng)放大余量。b毛壞加熱。為防止鍛造裂紋，小銹鋼應(yīng)在保護(hù)氣氛中加熱，最好在電爐和真空爐中加熱。由于鋼的導(dǎo)熱性差，加熱時(shí)要嚴(yán)格控制溫度和速度:80000以下緩慢加熱（0.30.5mm/min），到920時(shí)可快速加熱，當(dāng)溫度達(dá)到11501200時(shí)，鋼的塑性較高，溫度高于1300會(huì)發(fā)生過燒。c鍛造。始鍛溫度11001150，終鍛溫度850920;鍛造變形不能太大，一般在50%60%錘擊時(shí)應(yīng)采用兩輕一重的方法，高溫區(qū)輕擊快鍛，隨后適當(dāng)重?fù)簦咏K鍛時(shí)輕擊修整。此外，為保正鍛件表表面質(zhì)量，鍛件應(yīng)力爭一火鍛成。d鍛模潤滑。用石

53、墨加煤汕或低粘性礦物油（鉛和硫含量低)潤滑。e切邊。鍛件溫度應(yīng)在850以上，冷鍛件應(yīng)預(yù)熱到900950后再切邊。 f鍛后冷卻。小銹鋼無475脆性，但有碳化合物和相析出引起的變脆現(xiàn)象，鍛后可正?？绽?。g鍛件表而處理。為清除表而氧化皮和缺陷，采用先酸洗再噴砂丸)或滾筒拋光再酸洗的方法。2.2 奧氏體不銹鋼熱處理設(shè)備真空熱處理爐2.2.1 真空熱處理爐概述真空熱處理爐由發(fā)熱體和筑爐材料決定使用的氣體、溫度及其對(duì)工件的影響。使用立式或臥式真空爐要根據(jù)工件的形狀、變形、支撐方法、裝卸方式、平臺(tái)面積等選擇。加熱方法一般使用最實(shí)用的間接電阻加熱方式。按照發(fā)熱體在真空容器的外部和內(nèi)部，真空熱處理爐可分為外熱爐

54、和內(nèi)熱爐下面對(duì)其敘述。（1）外熱式真空熱處理爐在這種真空爐的爐罐外面有普通的空氣爐，通過加熱真空容器間接地對(duì)其中的工件進(jìn)行旁熱式加熱。這種熱處理爐的熱效率差，冷卻時(shí)間也長。此外，因工件和爐罐之間有溫差、真空外壓還將導(dǎo)致爐罐的變形和破損事故等，所以應(yīng)注意使用溫度和爐罐材質(zhì)。這種熱處理爐用于蒸餾、脫粘劑等工序中，爐內(nèi)蒸發(fā)物多的熱處理，和由筑爐材料等生產(chǎn)的周圍氣體對(duì)工件不產(chǎn)生不良影響的1000左右較低溫度的真空、氣體氣氛熱處理。這種熱處理爐雖然價(jià)格便宜.但不適于生產(chǎn)使用。（2）內(nèi)熱式真空熱處理爐內(nèi)熱式是在真空容器內(nèi)有發(fā)熱體和熱絕緣物，容器自身為水冷。處理溫度低時(shí)，僅對(duì)真空密封部位水冷或不水冷。與外熱

55、式相比，內(nèi)熱式真空爐因工件面對(duì)發(fā)熱體所以熱效率高。一般這種形式的熱處理爐稱為真空熱處理爐。內(nèi)熱爐的發(fā)熱體和保溫材料通常分a. 發(fā)熱體內(nèi)熱式金屬系加熱器最簡單的加熱方法是使微型加熱器、發(fā)熱管、紅外線燈等發(fā)熱體的外殼，在真空中進(jìn)一步間接加熱;或在耐熱管內(nèi)導(dǎo)人其它熱介質(zhì)(蒸汽、油)進(jìn)行間接加熱等方法。其中.除玻璃密封的紅外燈加熱外，均需通過su5、耐熱鋼管對(duì)工件加熱，真空容器要裝真空密封件。因此，無需擔(dān)介容器內(nèi)的電壓和放電，適合于脫粘劑、濕粉末干燥、蒸發(fā)物多的低溫?zé)崽幚淼?。使用一般金屬加熱器根?jù)使用溫度、壓力、升溫速度等選擇涂料材質(zhì)，應(yīng)考慮cr、 si 、mn等的揮發(fā)和耐熱情況。工件溫度超過1000

56、或爐溫急劇升高時(shí).應(yīng)考慮mo、ta、w等，在12002700 左右的蒸汽壓和熱變形情況。加熱器形狀有鋼絲狀、網(wǎng)狀、板狀、棒狀等，可以根據(jù)溫度、表面電流密度、爐形進(jìn)行選擇。mo、ta、 w等高熔點(diǎn)金屬在升溫時(shí)氣體放出量少.漏氣時(shí)因金屬吸附的氣體也少所以用于電子材料的熱處理等必須是清潔的高真空熱處理。排氣系統(tǒng)可以選擇帶冷凝閥的油擴(kuò)散泵系、渦輪泵、低溫泵系等。這種真空爐雖然價(jià)格高、存在高溫變形、晶粒粗化而脆化引起斷裂、運(yùn)行損耗、加熱時(shí)的放熱損失等問題，但卻廣為使用。 石墨發(fā)熱體的熱膨脹系數(shù)小，耐熱沖擊性高，非常有利于高的升溫速度。另外石墨本身在高溫下也與金可作為筑爐材料、工件外殼等使用。石墨發(fā)熱體形

57、狀有棒狀、板狀、筒狀、線圈狀、布狀等，可根據(jù)工件的形狀、均熱、耐久性等進(jìn)行設(shè)計(jì)。布狀發(fā)熱體在加熱室強(qiáng)制冷卻時(shí)不能使用。筒狀、線圈狀用于特殊情況，通常生產(chǎn)用的石墨發(fā)熱體為棒狀、板槽狀。和金屬不同，石墨發(fā)熱體加熱后不變形，可以機(jī)械加工，所以有均熱精度問題和需要溫度梯度等時(shí)，由于容易調(diào)整厚度和裝卸，在操作和成本上是最適合于真空爐的加熱器。在設(shè)計(jì)上，與其幾何學(xué)形狀相比，機(jī)械加工后控制所要的電阻值更加重要。這種發(fā)熱體使用的加熱溫度為:真空中2 200 左右，氣氛(n2 , ar)中，可達(dá)3 000 。石墨加熱器根據(jù)其形狀，有的重量較大，這就存在加熱器、導(dǎo)線、支撐夾具等緊固用螺栓的松弛等問題。另外，因?yàn)椴幌髾C(jī)械組裝那樣可以使用工具，所以應(yīng)注意加熱后的螺栓再緊固、螺栓的粗細(xì)及用力的大小。螺絲的松弛引起的接觸不良，會(huì)造成電極、發(fā)熱體熔化等事故，所以定期對(duì)爐內(nèi)進(jìn)行目測檢查極為重要。最近，c/c組合加熱器也存在固有電阻、價(jià)格高等問題，但與石墨相比，組合加熱器重量輕、強(qiáng)度高、堅(jiān)固耐用，所以厚度可以設(shè)計(jì)得薄，熱容量也小，可以最新用于急升溫爐、急冷爐、hip爐等。c/c材料還可代替石墨用作筑爐材料。b. 保溫材料金屬加熱器，通常使用金屬反射板為保溫材料。材質(zhì)與加熱器的相同或相近。板的厚度和板的數(shù)量是根據(jù)變形和輻射效