零件名稱:不銹鋼殼體
材質:321不銹鋼
熱處理要求:
a. 固溶化熱處理,Rm≥520N/m㎡;R10.2≥205N/m㎡;A≥35%;Z≥60%;硬度為140~190HB.
b. 組焊后消除焊接應力處理。
1. 零件常見失效形式及應具備的性能
該零件是重要部件,除正常的性能要求外,還要求較高的耐腐蝕性,特別是耐晶間腐蝕性能,整體部件應具有低的殘余應力。晶間腐蝕破壞是極危險的,一旦零件在運行中產生晶間腐蝕,將給設備帶來致命的危害。較低的殘余應力要求也是從整套設備的運行穩定性考慮的。
2. 材料選用原則及熱處理方法選擇
該零件要求高的耐腐蝕性,特別是耐晶間腐蝕性能,而且是組焊結構,材料應具有良好的焊接性能和焊后消除應力的可行性。為此,選擇含穩定化元素鈦的奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti是合適的。該材料經固溶化處理和焊后穩定化處理,不但可保證力學性能要求和耐晶間腐蝕要求,還能徹底消除加工及焊接應力,完全可以滿足設計的要求。
3. 零件主要加工工序
鍛造-粗加工-固溶化處理(A)-性能檢驗-機橫加工-焊接-消除應力處理(穩定化處理)(B)-機械加工-清理-檢查。
4. 熱處理工藝分析及應注意的問題
a. 固溶化處理
321不銹鋼是典型的奧氏體不銹鋼,零件的固溶化處理工藝見圖8-29。
采用1020~1050℃加熱并充分保溫,力求合金元素充分溶解于奧氏體中,以保證材料有足夠的耐腐蝕性能。固溶化溫度低了固然不好,但也不能太高,加熱溫度太高對于奧氏體不銹鋼鍛件來說,也要考慮晶粒長大的問題,因為晶粒粗大對力學性能和耐腐蝕性能都將產生不利的影響,另外,加熱溫度太高,也可能在奧氏體組織中存在高溫鐵素體,這也是不利的。
b. 消除應力處理(穩定化處理)
該殼體要求高的耐晶間腐蝕性能和低的殘留應力,采用加工和焊接后的穩定化處理是最佳的工藝方法,其綜合作用是其他工藝方法不能取代的。
首先,該殼體加工和焊接后,已不允許再進行固溶化處理(主要考慮變形問題),采用穩定化處理,完全可以使殼體(包括焊縫和熱影響區)的耐腐蝕性能達到最佳狀態。
其次,殼體加工量較大,又經過焊接,殼體中存在加工應力和焊接應力是必然的,采用穩定化處理,完全可以消除這些應力,保證殼體的殘余應力為最低。具體的工藝見圖8-30。