针ω对奥氏体不锈钢弱磁性的特点,研究不同固溶处理情况下材料磁性能的变化规律;利用现代材料测∞试手段,如SEM、金相显微等手段,对组织结构进行详□ 细研究;重点利用弱磁测试系统对材料磁性进行检测。结果表明,固溶处理使︽得不锈钢中的σ相溶入奥氏体【中,304不锈钢管的起始磁导率μi随固溶温度的升高而变大,起始磁¤导率变大,材料弱磁性能或无磁能越好,弱磁磁性也就越明显。

奥氏体不锈钢是不锈钢中应用最广泛的钢种,由于其具有磁性弱的特点,已成为航空航天领域用管道的主要『材料之一。奥氏体不锈钢在温度升高到1 000℃以上时,会体现出一定程度的弱磁性。奥氏体不锈钢的热处理方式有∑ 三种,即去应力退火█、固溶处理和稳定化处理。本设计使用的是固溶处理。由于奥氏体不锈钢在▼加热到高温时不发生相变,其热处理就是把钢加热到1 0001 100℃,在奥氏体再结晶的同时,使加工中产生ㄨ的碳化物和σ相分解物固溶到∮奥氏体中,然后快速冷却,使碳以固溶状态的奥氏体保持到常温,获得单相◣奥氏体的工艺方法叫做固溶处理。

针对奥氏体不锈钢弱磁性的特点,研究不同相变情况下材料磁性能的变化规律。利用现代材料测试Ψ手段,如SEM、金相显微等手段,对组织☆结构进行详细研究;重点利用弱磁测试系统对材料磁性进行检测,得到磁性与相变之间的规律。

1试验

所用材料√为304不锈钢管,从图1可以看到,呈等轴状的孪晶晶粒组织就是奥氏体组织。热处理制度为900℃预热30 min后,3组试样分⌒ 别加热到1 0201 0801 140℃,固溶保温时间均为5 min,冷却方式为水★冷。

弱磁测量试样应具有均匀截面的直圆棒或条形,其横截面面▽积不小于20 mm 2,长度不小于100 mm,并且试样长度和直径之比λ根据〗磁性不同有一定的要求(见表1)。同时,试样应平直,表面㊣粗糙度为Ra16μm,不应有肉眼可见的毛刺、裂纹、孔洞及氧化皮等;试样△横截面面积的测量误差不大于0.2%

弱磁测量时,在试样放入测量线圈之前,为了消除测量线圈中的◎空气磁通,磁化螺线管通以测量时的最⊙大磁化电流,并可调互感器为低值。当磁化电流换向时,检流计偏转α1应尽可能∩小,视为达到精确平衡。将预先退磁的试样放进测量线圈SW1中,使试样◥轴向中点重合。通以指定☆磁化电流,然后稳定磁化35次。磁化电流换向时,冲◣击检流计偏转α2

2结果与讨论

理论上,304不锈钢管的磁性是非常弱甚至是无磁性,通过MATS-2010SD软磁直流测量装置测出的0Cr18Ni9的起始磁导率约≡为0001 332 32 mH/m。奥氏体是无磁或弱磁性↘,而马氏体或铁素体是带磁性的,由于冶炼时成分偏析或热处理不当,会造成奥〇氏体304不锈钢管中少量马氏体或铁素体组织。这样,304不锈钢管中就会带有微弱的磁性。

奥氏体不锈钢中的●含铬碳化物和σ相的分解、固溶是随加热温度的升高而增加的。在实际加热条件下,850℃左右碳化物就开始分解、固溶,但在这个温度需要长时间保温。提高ξ加热温度,可减少保温时间,即可使碳化物充分分解和固溶。有资料报道♀,0Cr18Ni9钢的碳化物溶入奥氏体中,1 000℃需要10 min1 065℃需要3 min1 176℃只需15 min。当然,加热温度过︽高会带来其他不利的作用。所以,0Cr18Ni91Cr18Ni9奥氏体不锈钢生产中,一般的固溶化温度都是采用1 050℃左右。

此外,304不锈钢管经过冷加『工,组织结构也会向马氏体转化,冷加工变形度越大,马氏体转∮化越多,钢的磁性也越大。甚至是两根不锈钢条互相敲打也会使之产生弱的磁性。要想完全消除上述原因造成的304不锈钢管的磁性,可通过高温固溶处》理恢复稳定奥氏体组织和消除内应力,从而消去磁性。特别←要提出的是,实际生产中可以通过测量材料的弱磁性能进行材料类别的判断,如因上所述原因造成的304不锈钢管的磁性,与其╱他材质的不锈钢,如430、碳钢的磁性完全不是相同数量级,也就是说304不锈钢管的磁性始终显示的是弱磁性。这就告诉我们,如果不锈钢带弱磁性或完〒全无磁性,应判别为304316材质类;如果与碳钢的磁性同样数量级,显示出强磁性,则判别为非304材质类。从表2可以看出,随着固溶温度∏升高,材料的起始磁导率μi增大,也就是说该材料的顺磁性能随固溶温度的〓升高而增强,从而材料显示出较强的弱磁性。

3结论

304不锈钢管具有顺磁性,且起始磁导率很弱,其起始磁导率μi的∏数量级在105102内。304不锈钢管的起始磁导率μi随固溶温度的升高而变大,起始磁导率μi变大,材料顺磁性能越好,材料弱磁性也就越明显,即材料剩磁▃越小。因此在一些特殊使用方面要求材料必须具有较强弱磁性或↓无磁性时,就必须对不锈钢材料进行固溶处理,并应严格控制固溶温度与时间。固溶化热处理使得〓不锈钢中的σ相溶入奥氏体中,不锈钢奥氏体组织越完全,固溶后的ξ 材料弱磁性能或无磁性就越明显。