當(dāng)物體受到外力作用發(fā)生變形時(shí),其內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)一種抵抗變形的力;物體在加熱膨脹和冷卻收縮過程中受到阻礙時(shí),在內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力;材料在加熱或冷卻過程中,如果有組織轉(zhuǎn)變時(shí),也會(huì)產(chǎn)生相變應(yīng)力。因此,奧氏體不銹鋼在制造成零部件的生產(chǎn)加工過程中,都不可避免地產(chǎn)生應(yīng)力,并殘留在零部件中。
鑄造時(shí),由于鑄件形狀、各部位尺寸不同,冷卻速度和冷卻順序不同,會(huì)產(chǎn)生鑄造應(yīng)力;鍛造、軋制時(shí),會(huì)因?yàn)樽冃渭白冃瘟坎煌仍虍a(chǎn)生鍛造應(yīng)力;在機(jī)械切削加工時(shí),因切削力產(chǎn)生應(yīng)力;在焊接時(shí),工件不同部位的不同時(shí)加熱、不同時(shí)冷卻以及焊件各部位形狀、尺寸不均勻而產(chǎn)生焊接應(yīng)力;復(fù)雜件、大型件、截面不均勻件在熱處理快速加熱或冷卻過程中產(chǎn)生熱應(yīng)力等,這些應(yīng)力的存在,除會(huì)引起變形外,對(duì)奧氏體不銹鋼的另一個(gè)不良作用是會(huì)在某些使用環(huán)境、條件下發(fā)生應(yīng)力腐蝕。所以,對(duì)奧氏體不銹鋼制造的零部件應(yīng)注意消除殘留應(yīng)力。
具有殘留應(yīng)力的制件和金屬,由于能量提高,原子處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài),當(dāng)將其加熱到一定溫度,就會(huì)較快地恢復(fù)到平衡狀態(tài),使應(yīng)力得以消除。
適當(dāng)?shù)責(zé)崽幚砭褪菧p小或消除奧氏體不銹鋼殘留應(yīng)力的重要手段之一。通常叫消除應(yīng)力熱處理。
鈦或鈮作為穩(wěn)定化元素加入奧氏體不銹鋼中,會(huì)提高其抗晶間腐蝕的能力,這是因?yàn)樗鼈兣c碳的結(jié)合能力強(qiáng)于鉻,使鋼中的碳盡量形成TiC、NbC,減少鉻與碳結(jié)合形成(FeCr)23?C6并從晶界析出的機(jī)會(huì),使鉻能較好地存在于固溶體中,保持鉻的有效濃度,不產(chǎn)生貧鉻區(qū)。但是,雖然奧氏體不銹鋼中含有了足夠量的鈦或鈮,在進(jìn)行固溶化處理時(shí),在(FeCr)23?C6溶解的同時(shí),TiC,NbC也會(huì)溶解,奧氏體中飽和了大量的碳,在以后的450~800℃區(qū)間加熱時(shí),由于鈦或鈮的原子半徑大于鉻的原子半徑,鈦或鈮比鉻擴(kuò)散困難,結(jié)果還會(huì)形成大量的鉻的碳化物。可見,只進(jìn)行固溶化熱處理,鈦或鈮不能充分發(fā)揮作用。
經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),如果把含有穩(wěn)定化元素的奧氏體不銹鋼重新加熱到(FeCr)23?C6能溶解,而TiC或NbC不能溶解的溫度,此時(shí),從(FeCr)23?C6分解出來的碳又會(huì)被鈦或鈮化合成TiC或NbC,從而最大限度地發(fā)揮了鈦或鈮的作用。使鉻沒有與碳結(jié)合的機(jī)會(huì)并保持在奧氏體中,這種熱處理方法就是含穩(wěn)定化元素奧氏體不銹鋼的穩(wěn)定化熱處理(也叫穩(wěn)定化退火)。