不銹鋼法蘭沉淀硬化原理及過(guò)程

　　1. 不銹鋼法蘭沉淀硬化的機(jī)理是共格理論：在特定條件下，溶質(zhì)原子在特定晶面上偏聚，形成薄層并與基體點(diǎn)陣共格，兩種晶格相互協(xié)調(diào)，點(diǎn)陣間距差引發(fā)基體應(yīng)變，產(chǎn)生硬化效果。沉淀硬化在有些合金鋼中又稱(chēng)為時(shí)效硬化或時(shí)效強(qiáng)化。在特定溫度區(qū)間進(jìn)行時(shí)效處理，析出沉淀硬化質(zhì)點(diǎn);溫度繼續(xù)升高，質(zhì)點(diǎn)長(zhǎng)大，共格應(yīng)變隨之增大，達(dá)到臨界值時(shí)導(dǎo)致滑移和剪切應(yīng)變，共格應(yīng)力得到釋放，硬化效果減小，稱(chēng)為過(guò)時(shí)效。

　　獲得沉淀硬化相的基本條件是：鋼中應(yīng)含有一種或多種在基體中溶解度可變，或可引發(fā)顯微組織結(jié)構(gòu)變化的合金元素，通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚恚乖撛匾蕴蓟铩⒌锘蚪饘匍g化合物的形式析出，這些合金元素稱(chēng)為沉淀強(qiáng)化元素。目前廣泛應(yīng)用的沉淀強(qiáng)化元素有：Al、Ti、Nb、V、Zr、Cu、W、Mo、Si、N、B等。可能形成的沉淀硬化相分為兩類(lèi)：一類(lèi)是A1、Ti、V、Nb、Zr、Cr、Mo、W的碳、氮、硼化合物;另一類(lèi)是金屬間化合物。到底形成哪種沉淀硬化相，主要取決于合金元素的原子半徑和其在基體中的溶解度，半徑較小的碳原子、氮原子和硼原子會(huì)進(jìn)入到過(guò)渡金屬晶體的間隙中，當(dāng)碳、氮、硼的含量小于過(guò)渡金屬溶解度時(shí)會(huì)形成相應(yīng)的化合物：碳化物、氮化物和硼化物，原金屬晶格不發(fā)生變化;當(dāng)碳、氮、硼的含量大于過(guò)渡金屬溶解度時(shí)則會(huì)形成金屬間化合物(或間隙化合物)，原金屬晶格也就發(fā)生了變化。原子半徑大于130pm的過(guò)渡金屬才能與碳、氮、硼形成間隙化合物，其共同特點(diǎn)是：不透明，有金屬光澤，熔點(diǎn)極高，硬度大，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能較好，有良好化學(xué)穩(wěn)定性，但比較脆。沉淀硬化不銹鋼法蘭和超馬氏體不銹鋼的碳含量一般比較低，主要依靠析出金屬間化合物來(lái)強(qiáng)化。

　　2. 不銹鋼法蘭的沉淀硬化處理通常描述為三個(gè)階段。

　　第一個(gè)階段 ，使鋼奧氏體化，以便在冷卻過(guò)程中形成馬氏體。而對(duì)于沉淀硬化鋼，這一階段還需要銅及合金碳化物溶解，形成時(shí)效硬化(沉淀硬化)條件。

　　第二階段，將鋼迅速地從奧氏體溫度冷至27℃以下。

　　第三階段，時(shí)效硬化(因?yàn)殂~及合金碳化物的析出又叫沉淀硬化)階段。這一階段進(jìn)一步增加馬氏體的強(qiáng)度和硬度。時(shí)效溫度不可太高，以免材料發(fā)生過(guò)“時(shí)效”現(xiàn)象，即材料塑性增加，強(qiáng)度下降。正是這一階段，通過(guò)適當(dāng)?shù)募訜岷屠鋮s可以改變合金的性能這一事實(shí)，使得沉淀硬化不銹鋼法蘭處理成為可能。