Kuidas kuumtöödelda 316 roostevaba terast?

Miks on kuumtöötlus 316 jaoks oluline?

316 on austeniitsest roostevaba teras (UNS S31600, EN 1.4401), mida ei saa kuumtöötlemisega karastada, kuid kuumtöötlus kontrollib siiski selle kõige olulisemaid tehnilisi omadusi: korrosioonikindlust, sisepinget ja pinnaseisundit. Iga termilise tsükli eesmärk on hoida kroomi ja molübdeeni tahkes lahuses ning vältida temperatuurivahemikku 450-850 C, kus kroomkarbiidid sadestuvad terade piiridel ja hävitavad terase korrosioonikindluse. Õigesti rakendades taastavad alltoodud töötlused passiivse kile, pehmendavad külmtöödeldud materjali, leevendavad jääkpingeid ja loovad puhta, oksiidivaba pinna hügieeniliseks või optiliseks tööks.

Lahuse lõõmutamine

Lahuse lõõmutamine on 316 esmane töötlemine. Materjali kuumutatakse temperatuurini 1050{2}}1150 C, seda hoitakse piisavalt kaua, et karbiidid ja sigma-faasi koostisosad täielikult lahustuksid - ligikaudu 1–5 minutit ristlõike paksuse millimeetri kohta – ja seejärel jahutatakse, mis jääb kiiresti söestunud lahusesse, mis on tavaliselt veega küllastunud. Tulemuseks on maksimaalne korrosioonikindlus ja minimaalne kõvadus. Lahuslõõmutamine on kohustuslik pärast kuumvormimist ja seda kasutatakse ka omaduste taastamiseks pärast tugevat külmtöötlust või tugevalt piiratud sektsioonide keevitamist. Kuumutamine peab olema ühtlane ja ahju atmosfäär peaks olema kergelt oksüdeeriv või neutraalne; redutseeriv atmosfäär võib hilisemal kokkupuutel põhjustada süsiniku kogumist ja sensibiliseerimist.

Stressi leevendamine

Kui vormimisel või töötlemisel tekkivaid jääkpingeid tuleb vähendada korrosioonikindlust kaotamata, leevendatakse 316 pinget 300-500 C juures 1-2 tunni jooksul, millele järgneb aeglane õhujahutus. See vahemik jääb tunduvalt alla sensibiliseerimise läve, mistõttu kroomkarbiidi sadenemist ei toimu. Nendel temperatuuridel pingevabastust rakendatakse tavaliselt keevitatud komponentidele, töödeldud osadele ja anumatele, mis puutuvad hiljem kokku kloriididega, kus suur jääktõmbepinge võib muidu soodustada kloriidipinge korrosioonipragusid. See ei pehmenda materjali samal määral kui täislahusega lõõmutamine.

Hele lõõmutamine

Heleda lõõmutamine on lahusega lõõmutamine, mis viiakse läbi kaitsvas atmosfääris, tavaliselt puhtas vesinikus või argooni{0}}vesiniku segus, muhvel- või pidevahjus. Kuna pinnale ei jõua hapnik, ei teki oksiidikatet ning toru, riba või traat väljub heleda ja sileda viimistlusega, mis ei vaja peitsimist. Temperatuur ja jahutuskiirused on samad, mis tavalise lahusega lõõmutamise korral; kaitseatmosfäär tuleb säilitada, kuni materjal on jahtunud alla umbes 400 C. Bright-analed 316 on eelistatud toiduainete, farmaatsia-, õlletehaste ja arhitektuuritoodete puhul, kus pinna puhtus ja välimus on kriitilise tähtsusega.

Krüogeenne ravi

Krüogeenne töötlemine jahutab 316 kraadist miinus{1}}temperatuurini, tavaliselt -70 kuni -196 C, ja hoiab seda seal 1–4 tundi enne aeglast soojenemist. Austeniitklassides soodustab see ebastabiilse austeniidi muutumist martensiidiks, mis võib parandada täppistöödeldud osade mõõtmete stabiilsust ning suurendada kõvadust ja kulumiskindlust kasutustingimustes, kus teras muidu kasutamisel muutuks. See on valikuline, rakendusespetsiifiline töötlemine, mitte standardne tootmisetapp ning sellele peab järgnema kontroll, et nõutav korrosioonikindlus ja elastsus on endiselt täidetud, sest martensiidi moodustumine vähendab plastilisust ja korrosioonivõimet.

Protsessi parameetrite kokkuvõte

Protsess	Temperatuur	Hoidmise aeg	Jahutus	Eesmärk
Lahuse lõõmutamine	1050-1150 C	1-5 min/mm	Vesijahutus või kiire õhkjahutus	Lahustage karbiidid, taastage korrosioonikindlus
Stressi leevendav	300-500 C	1-2 h	Aeglane õhkjahutus	Vähendage jääkstressi, ei tekita sensibiliseerimist
Hele lõõmutamine	1050-1150 C	Sektsiooni paksuse kohta	Kontrollitud jahutus H2 või Ar/H2	Oksiid{0}}vaba hele pind
Krüogeenne ravi	-70 kuni -196 C	1-4 h leotamine	Aeglaselt soojeneda-toatemperatuurini	Mõõtmete stabiilsus, martensiidi transformatsioon

Peamised ettevaatusabinõud

Ärge kunagi hoidke temperatuuri 316 kuumutamise või jahutamise ajal sensibiliseerimisvahemikus 450{3}}850 C ja ärge kasutage selles vahemikus stressi leevendamist. Pärast mistahes kõrgel temperatuuril{6}}tegemist veenduge kontrolltesti või dokumentatsiooniga, et materjal jahtus kiiresti läbi sensibiliseerimisvahemiku. Kaitske pinda süsiniku, jahvatustolmu ja raua saastumise eest enne lõõmutamist ning hapetage või passiveerige pärast töötlemist, kui pind oli oksüdeerunud või saastunud. Tugevalt -külmtöödeldud osade puhul tehke lõpliku lahuse lõõmutamine, mitte madala temperatuuriga pinge leevendamine, kui on vaja maksimaalset korrosioonikindlust.

Korduma kippuvad küsimused

K: Kas 316 roostevaba terast saab kuumtöötlemisega karastada?

V: Ei . 316 on austeniit ja seda ei saa karastamise ja karastamise teel karastada; tugevust suurendab ainult külmtöötlemine.

K: Millist temperatuuri kasutatakse 316 lõõmutamiseks?

V: Lahuse lõõmutamine toimub temperatuuril 1050–1150 C, millele järgneb kiire jahutamine, tavaliselt jahutamine veega.

K: Miks tuleb 316 pärast lõõmutamist kiiresti jahutada?

V: Kiire jahutamine hoiab ära kroomkarbiidi sadenemise terade piiridel vahemikus 450–850 C. Aeglane jahutamine selles vahemikus muudaks terase tundlikkuse ja hävitaks selle korrosioonikindluse.

K: Kas 316 saab stressi leevendada ilma korrosioonikindlust kaotamata?

V: Jah, kuumutades temperatuurini 300-500 C 1-2 tundi. See vahemik on alla sensibiliseerimise läve, seega säilib korrosioonikindlus.

K: Mis vahe on heledal lõõmutamisel ja tavalisel lõõmutamisel?

V: Lõõmutamine toimub kaitsvas vesiniku või argooni{0}}vesiniku atmosfääris, mis annab oksiidivaba heleda pinna, samas kui tavaline õhus lõõmutamine moodustab katlakivi, mis tuleb peitsimisega eemaldada.

K: Kas 316 jaoks on vaja krüogeenset töötlemist?

V: Ainult erirakendustes, mis nõuavad mõõtmete stabiilsust või suuremat kulumiskindlust. Standardtootmises kasutatakse lahusega lõõmutamist; krüogeenne töötlemine on valikuline lisaetapp, mida kontrollitakse nõutava elastsuse ja korrosioonikindluse suhtes.

Korduma kippuvad küsimused

Q1. Miks on kuumtöötlus 316 jaoks oluline, kui seda ei saa karastada?
316 (UNS S31600, EN 1.4401) ei saa kuumtöötlemisega karastada, kuid iga termiline tsükkel peab hoidma kroomi ja molübdeeni tahkes lahuses ning vältima temperatuurivahemikku 450-850 C, kus kroomkarbiidid sadestuvad ja hävitavad korrosioonikindluse; õigesti rakendatud töötlused taastavad passiivse kile, pehmendavad külmtöödeldud materjali ja leevendavad jääkpingeid.

Q2. Kui kaua tuleks 316 lahuse lõõmutamise ajal hoida?
Ligikaudu 1–5 minutit ristlõike paksuse millimeetri kohta 1050{3}}1150 C juures on piisav karbiidide ja sigmafaasi koostisosade täielikuks lahustumiseks, millele järgneb kiire jahutamine, tavaliselt veega karastamine, nii et süsinik jääb üleküllastunud lahusesse.

Q3. Miks tuleb lõõmutamise ajal ahju atmosfääri kontrollida?
Atmosfäär peaks olema kergelt oksüdeeriv või neutraalne, sest redutseeriv atmosfäär võib hilisemal kokkupuutel põhjustada süsiniku kogumist ja sensibiliseerimist; Samuti tuleb enne lõõmutamist vältida pinna saastumist süsiniku, lihvimistolmu või rauaga.

Q4. Mida teeb krüogeenne töötlemine 316-ga?
Jahutamine temperatuurini -70 kuni -196 C ja hoidmine 1–4 tundi soodustab ebastabiilse austeniidi muutumist martensiidiks, parandades täppistöödeldud detailide mõõtmete stabiilsust ning suurendades kõvadust ja kulumiskindlust, kuid see on rakendusespetsiifiline ja sellele tuleb järgneda kinnitus, et elastsus ja korrosioonikindlus on endiselt täidetud.

K5. Millal rakendatakse 316 puhul stressi leevendamist?
Keevitatud komponentidele, töödeldud osadele ja anumatele, mis puutuvad hiljem kokku kloriididega, rakendatakse pingeleevendust temperatuuril 300–500 C 1–2 tundi, millele järgneb aeglane õhkjahutus, kus suur jääktõmbepinge võib soodustada kloriidpingest tingitud korrosioonipragusid; see vahemik jääb tunduvalt alla sensibiliseerimise läve.