Cosa rende l'acciaio inossidabile austenitico così resistente e versatile? Il segreto sta nel suo processo di trattamento termico. Questo articolo illustra gli intricati passaggi e i principi scientifici che stanno alla base del miglioramento delle sue proprietà. Leggendo, scoprirete come le diverse temperature e i diversi trattamenti influiscono sulla struttura dell'acciaio, migliorandone la resistenza alla corrosione e la forza. Immergetevi per capire come una precisa gestione del calore possa ottimizzare le prestazioni di questo materiale cruciale in varie applicazioni.
Con il progresso della tecnologia metallurgica, stanno emergendo continuamente diversi acciai inossidabili di alta qualità. Nonostante la capacità dell'industria metallurgica di sviluppare costantemente acciai di qualità superiore, per ottimizzare la funzionalità dell'acciaio inossidabile è necessario un trattamento termico adeguato.
Durante i processi di riscaldamento e raffreddamento dei diversi tipi di acciaio, la trasformazione della struttura della matrice varia, così come la generazione e la transizione di carburi, nitruri e composti intermetallici, che influenzano in modo diverso le prestazioni dell'acciaio inossidabile.
Pertanto, il processo di trattamento termico appropriato deve essere selezionato in base alle caratteristiche del prodotto. tipo di acciaio e l'applicazione prevista durante il trattamento termico dell'acciaio inossidabile.
L'acciaio inossidabile austenitico ha un austenite struttura a matrice. Durante il processo di riscaldamento e raffreddamento, non si verifica alcuna trasformazione di fase martensitica, quindi non c'è temprabilità.
Lo scopo del trattamento termico austenitico è quello di migliorare la resistenza alla corrosione, attenuare gli effetti negativi della fase secondaria, alleviare le tensioni o ammorbidire il materiale già sottoposto a incrudimento.
(1) Temperatura di generazione del precipitato
(2) Precipitazione e dissoluzione dei carburi della lega
1) Solubilità del carbonio
Per l'acciaio 304 (18Cr-8Ni), la solubilità del carbonio a 1200℃ è 0,34%, a 1000℃ è 0,18% e a 600℃ è 0,03%.
Il contenuto di carbonio in acciaio 304 non supera 0,08%. Al di sopra dei 1000℃, il carbonio si dissolve in austenite. Dato il piccolo raggio degli atomi di carbonio, al diminuire della temperatura il carbonio precipita lungo i confini dei grani.
2) Impoverimento del cromo intergranulare
Solubilità del carbonio: Al diminuire della temperatura, la solubilità diminuisce.
Raggio dell'atomo di carbonio: Un raggio atomico più piccolo significa una minore solubilità, con conseguente precipitazione lungo i confini dei grani.
Stabilità: Gli atomi di carbonio precipitati sono instabili e formano composti stabili con cromo e ferro, come Cr23C6 o (FeCr)23C6.
Velocità di diffusione atomica: Il raggio più piccolo degli atomi di carbonio determina una maggiore velocità di diffusione. Al contrario, il raggio maggiore degli atomi di cromo determina una velocità di diffusione inferiore.
(3) Fase Sigma
1) Condizioni di formazione:
- Riscaldamento prolungato nell'intervallo di temperatura 620~840℃.
- L'aggiunta di elementi che formano ferrite, come ad esempio Titanio (Ti), neodimio (Nd), ecc.
- L'utilizzo di bacchette per saldatura con un elevato contenuto di elementi ferritici nella cordone di saldatura.
- Nell'austenite con manganese (Mn), azoto (N) in sostituzione del nichel (Ni).
2) Effetti negativi:
- Riduzione della plasticità, in particolare della tenacità all'impatto.
- La fase sigma è un composto intermetallico ricco, la sua formazione può facilmente portare a corrosione intergranularee pitting in mezzi a base di cloruro (Cl-).
(4) Ferrite Delta
1) Condizioni di formazione:
Negli acciai inossidabili austenitici al cromo-nichel fusi, la composizione chimica dello stato fuso è irregolare, con regioni ricche di elementi ferritici.
Nella struttura di saldatura di alcuni acciai inossidabili austenitici.
2) Effetti benefici:
Il contenuto di ferrite delta 5-20% può ridurre la corrosione intergranulare.
Migliora il resistenza allo snervamento.
In condizioni di bassa tensione, può ridurre la suscettibilità alla corrosione da stress.
Durante la saldatura, riduce la probabilità di cricche termiche.
3) Effetti negativi:
Durante la lavorazione a pressione, è facile che si verifichino cricche a causa delle diverse capacità di deformazione delle due strutture.
(1) Trattamento della soluzione
1) Temperatura di trattamento della soluzione: 950-1150℃
2) Tempo di isolamento: 20-30% più lungo di quello generale. acciaio legato.
3) Raffreddamento: Nell'intervallo di temperatura di formazione del carburo (450-850℃) è necessario un raffreddamento rapido.
Per i metodi di raffreddamento valgono i seguenti principi:
| JIS | Temperatura di maturazione in gradi Celsius. | Metodo di lavorazione a freddo |
| SUS 403 | 1010-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUs 304H | Sopra 950 | Raffreddamento rapido |
| SUS 304L | 1010-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUS 321 | 920-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUS 321H | La lavorazione a freddo richiede una durezza superiore a 1095. | Raffreddamento rapido |
| La lavorazione a caldo richiede una durezza superiore a 1050. | Raffreddamento rapido | |
| SUS 316 | 1010-11S0 | Raffreddamento rapido |
| SUS 316H | Sopra 985 | Raffreddamento rapido |
| SUS 316L | 1010-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUS 316JI | 1010-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUS 316JIL | 1010-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUS 301 | 1010-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUS 302 | 1010-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUS 309 S | 1030-1180 | Raffreddamento rapido |
| SUS 310 S | 1030~1180 | Raffreddamento rapido |
| SUS 347 | 980~1150 | Raffreddamento rapido |
| SUS 347H | Lavorazione a freddo di 1095 e oltre | Raffreddamento rapido |
| Lavorazione ad alta temperatura di 10S0 e oltre. | Raffreddamento rapido | |
| SUS 303 | 1010-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUS 305 | 1010-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUS 30SM | 1010-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUS 317 | 1010-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUS 317L | 1010-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUH 31 | 950-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUH 309 | 1030-1150 | Raffreddamento rapido |
| SUH 310 | 1030-1180 | Raffreddamento rapido |
| SUH 330 | 1030-1180 | Raffreddamento rapido |
(2) Trattamento stabilizzante
Il trattamento di stabilizzazione è un metodo di trattamento termico utilizzato per gli acciai inossidabili austenitici contenenti Nd o Ti.
1) Temperatura del trattamento di stabilizzazione: Superiore alla temperatura di dissoluzione dei carburi di cromo (450-870 ℃) ma inferiore o leggermente superiore alle temperature di dissoluzione di TiC e NbC (750-1120 ℃). La raccomandazione generale è di 870-950 ℃.
2) Tempo di immersione: 2-4 ore (a seconda della forma del pezzo, elementi in legaecc.). Il tempo di ammollo per quelli con spessore o diametro di 25 mm è di 2 ore, a cui si aggiunge un'ulteriore ora per i formati più grandi.
3) Raffreddamento: Raffreddamento lento, come il raffreddamento ad aria o a forno.
(3) Alleviare lo stress Ricottura
1) Il processo di ricottura di distensione per l'acciaio inossidabile austenitico deve essere scelto in base alle proprietà del materiale, all'ambiente operativo, allo scopo di eliminare le tensioni e alle dimensioni e alla forma del pezzo.
2) Gli scopi della ricottura di distensione sono:
3) Cricche da corrosione da stress
| Grado di acciaio | Trattamento termico | Sollecitazione residua in kgf/mm2 | Il tempo in cui si verifica la rottura in MgCl2 bollente 42% (a 154 gradi Celsius). | ||||
| Direzione circonferenziale | Direzione longitudinale | ||||||
| 304 | Stato di raffreddamento (resistenza alla trazione 115,9 kg/mm2) | 32.4 | 48.3 | 7.5 | Frattura | ||
| Condizione di semidurezza (resistenza alla trazione 93,2 g/mm2) | – | – | 6 | Frattura | |||
| 540℃ | 24 ore | Raffreddamento ad aria | – | – | 7.5 | Frattura | |
| 650 | 0.5 | Raffreddamento ad aria | – | – | 22 | Frattura | |
| 650 | 8 | Raffreddamento ad aria | – | – | 14.5 | Frattura | |
| 745 | 0.5 | Raffreddamento ad aria | 1.3 | 5.9 | 245 | Frattura minore | |
| 745 | 0.5 | Falso raffreddamento | – | – | 292 | Una rottura | |
| 870 | 0.5 | Raffreddamento ad aria | – | – | >292 | Nessuna frattura | |
| 870 | 0.5 | Falso raffreddamento | – | – | >292 | Nessuna frattura | |
| 870 | 24 | Raffreddamento ad aria | – | – | >292 | Nessuna frattura | |
| 316 | Condizione di raffreddamento 1/4H (resistenza alla trazione 80,4 kg/mm2) | 36.7 | 14.7 | 7.5 | Frattura | ||
| Trattamento termico in loco e correzione del raffreddamento (resistenza alla trazione 64,3 kg/mm2) | 11.9 | – | 7.5 | Frattura | |||
| 540℃ | 24h | – | 31.5 | – | 7.5 | Frattura | |
| 650 | 0.5 | – | 27.3 | – | 7.5 | Frattura | |
| 650 | 8 | – | – | – | 14.5 | Frattura | |
| 745 | 0.5 | – | 18.7 | – | 22 | Frattura | |
| 745 | 0.5 | – | 16.3 | – | 22 | Frattura | |
| 745 | 8 | – | – | – | 22 | Frattura | |
| 790 | 0.5 | – | 7.3 | – | 24 | Frattura | |
| 840 | 0.5 | – | 2.5 | – | >240 | Nessuna frattura | |
| 870 | 0.5 | Raffreddamento ad aria | 2.5 | 5.8 | >292 | Nessuna frattura | |
| 870 | 0.5 | Falso raffreddamento | – | – | >292 | Nessuna frattura | |
| 870 | 24 | Raffreddamento ad aria | – | – | >292 | Nessuna frattura | |
4) Metodo di ricottura sotto sforzo
| Tipi di materiali Metodo Condizioni d'uso e scopo dell'alleggerimento delle tensioni. | Tipo I (Ultra-Low Carbon) 00Cr19Ni10 00Cr17Ni14Mo2 | Classe II (compresi gli elementi stabili) 0Cr18Ni10Ti 0Cr18Ni11Nb | Tipo III (Altro) 0Cri8Ni10 0Cr17Ni12Mo2 |
| Per ambienti soggetti a forti sollecitazioni di corrosione. | A-B | B-A | ① |
| Per ambienti a media corrosione. | A-B-C | B-A-C | C① |
| Per ambienti a bassa corrosione. | A-B-C-D-E | B-A-C-D-E | C-E |
| Attenuare la concentrazione di sollecitazioni localizzate. | E | E | E |
| Applicabile in ambienti soggetti a corrosione intergranulare. | A-C② | A-C-B② | C |
| Eliminare le sollecitazioni residue sostanziali in post-elaborazione. | A-C | A.C | C |
| Alleviare le sollecitazioni subite durante il processo di lavorazione. | A-B-C | B-A-C | C③ |
| In situazioni che comportano significative sollecitazioni residue da lavorazione e sollecitazioni generate durante l'uso, nonché in componenti di grande sezione e con saldature estese. | A-C-B | A-C-B | C |
| Garantire la stabilità dimensionale dei componenti. | F | F | F |
Nota: i metodi della tabella sono elencati in ordine di priorità.
Tempo di mantenimento: Per ogni 25 mm, tenere per 1-4 ore. A temperature più basse sono necessari tempi di mantenimento più lunghi.
Note:
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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