304不锈钢的固溶热处理工艺.pdf

304不锈钢的固溶处理热处理工艺之阿布丰王创作

摘要
研究了分歧热处理工艺对304奥氏体不锈钢组织和性能的影响。

304奥氏体不锈钢试块进行1050℃保温30min固溶处理，分别在

水中和在空气中冷却。结果发现得出组织均为单相奥氏体，水中

冷却不锈钢硬度更高，说明水冷后获得更大的内应力。原资料进

行650℃保温60min敏化处理和800℃保温60min敏化处理，对比

得出在800℃保温60min时更容易发生晶间腐蚀。因此，304不锈

钢热处理时应防止在敏化温度区间内较高温度停留较长的时间。

奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr

约18%、含Ni8%—10%、C约0．1%时，具有稳定的奥氏体组织。

奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不成

能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，

Ca，Se，等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性、

酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲

酸、醋酸等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0．03%或含Ti、

N，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。由于奥氏体不锈钢具有全面

的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用［1—

5］。
304奥氏体不锈钢作为一种用途广泛的钢，具有良好的腐蚀性、

耐热性、低温强度和机械性能；冲压、弯曲等热加工性好，无热

处理硬化现象，无磁性。用于家庭用品（餐具、橱柜、锅炉、热
水器），汽车配件，医疗器具，建材，化学，食品工业，船舶部

件。根据分歧的要求，其经常使用的热处理工艺主要有：固溶处

理、稳定化处理和去应力处理等［6，7］，由其应用的广泛性，

其热处理工艺的研究对生产有很好的指导意义。1实验方法实验

原资料为304奥氏体不锈钢（国内牌号为0Cr18Ni9）化学成分为

碳≤0．08%，硅≤1．00%，锰≤2．00%，磷≤0．045%，硫

0．03%，镍8．0%—10．5%，铬18%—20%。原资料通过热轧而

成，切割成直径20mm，高20mm的圆柱体试样。对试样分别在

1050℃，保温30min空冷和水冷进行固溶处理，在650℃并保温

1h段后空冷和800℃并保温1h空冷至室温，进行敏化处理。对原

资料和热处理试样采取洛氏硬度计和金相显微镜进行硬度和金相

组织分析。

2实验结果与讨论

2．1原资料夹杂物的测定结果

依照国标《GB/T10561—2005钢中非金属夹杂物含量的测定》

实验方法，对原资料非金属夹杂物如图1所示，在100倍下与尺

度图对比，可以得出原资料含有两类夹杂物。沿轧制方向排成一

列为氧化铝类（B类），从粒度粗细和长度可以判断是细系，

1．5级。形态比小，成黑色无规则分布的颗粒为球状氧化物类

（D类），从粒度和数量可以判断是细系，1．5级。所以测定结

果为细系B1．5，细系D1．5。因此，夹杂物等级符合国家尺度。

2．2原资料的金相组织及力学性能分析
原资料金相组织如图2所示。浸蚀方法为高氯化铁5g，盐酸

10mL，酒精500mL混合液，浸蚀10min。奥氏体晶粒均匀细小，

根据《GB/T6394—2002金属平均晶粒度测定法》，晶粒度可评定

为5．5级。另外，晶粒中伴随孪晶，黑点为非金属夹杂物。从金

相图片可看出此原资料已经经过固溶处理。原资料各种硬度丈量

如表1所示，硬度分布比较均匀，平均值为HB187左右。

表1原资料各种硬度丈量值表
丈量次数12345平均值
硬度值/HBW187185189190186187.4

2．3热处理工艺对组织及性能的影响

2．3．1固溶处理对组织的影响

将304奥氏体不锈钢原资料加热到1050℃，保温30min，通过

快冷至室温，进行重新固溶处理。固溶处理后的组织如图3，图4

所示。图3为空冷后的试样金相组织，图4为水冷后的试样金相

组织。浸蚀方法为高氯化铁5g，盐酸10mL，酒精500mL混合液，

浸蚀10min。
从金相组织照片可以看出，固溶处理后的金相试样比较难腐

蚀，晶界不是很明显。此金相组织为奥氏体晶粒，晶粒比较均匀

细小，并伴随孪晶，黑点为碳化物。根据《GB/T6394—2002金属

平均晶粒度测定法》进行评级，空冷后晶粒度为5．5级左右，与

原资料晶粒度相比变更不大，因此也可以推知原资料的固溶处理

时也是进行空冷的。水冷后晶粒度有所增大，为6．5级左右。

2．3．2固溶处理对力学性能的影响
固溶处理时空冷和水冷所得的各种硬度值如表2所示。从表2

可以看出，当冷却速率提高时，奥氏体不锈钢的硬度也相应地增

加。奥氏体不锈钢在冷却时并没有组织的变更，而硬度却升高

了。这是由于奥氏体不锈钢在快速冷却时，外层