核電用奧氏體不銹鋼鋼錠

本標(biāo)準(zhǔn)由浙江省標(biāo)準(zhǔn)化研究院牽頭組織制定。 本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位：浙江大隆合金鋼有限公司。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了核電用奧氏體不銹鋼鋼錠的術(shù)語和定義、產(chǎn)品分類、基本要求、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存和質(zhì)量承諾。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于核電電機(jī)、核電管道等裝置的奧氏體不銹鋼鋼錠（以下簡稱鋼錠）。2100433B

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：陳華寶、祖宇偉、郭浩、馮思陽、朱東鋒。

2017年12月29日，《核電站用奧氏體不銹鋼鋼板和鋼帶》發(fā)布。

2018年9月1日，《核電站用奧氏體不銹鋼鋼板和鋼帶》實(shí)施。

高鉻鑄鐵鑄態(tài)基體組織通常不是單一組織，含有奧氏體、珠光體，厚大緩冷鑄件中還存在一些二次碳化物以及少量其他非固溶相。為了達(dá)到硬化目的，淬火第一個(gè)步驟就是將鑄件加熱超過A_C3，保溫一定時(shí)問后，使鑄態(tài)基體組織轉(zhuǎn)變成為單一的奧氏體組織。這一過程稱為奧氏體化。

鑄態(tài)基體組織對(duì)奧氏體化過程有一定影響。因?yàn)椴煌嘟M分在奧氏體化溫度下的轉(zhuǎn)變和元素溶解情況是不相同的。例如層狀珠光體的碳擴(kuò)散距離短，易于分解，在奧氏體化過程中能較快達(dá)到固溶體的成分平衡。珠光體基體高鉻鑄鐵能在較短加熱時(shí)間內(nèi)獲得均勻的奧氏體組織，因此規(guī)定高鉻鑄鐵件淬火前實(shí)行預(yù)珠光體化處理是有益的。

高鉻鑄鐵件加熱到A_C1度后，基體局部組織開始發(fā)生點(diǎn)陣改組，出現(xiàn)α→γ轉(zhuǎn)變。隨溫度增高，γ轉(zhuǎn)變量逐漸增加。理論上鑄件溫度達(dá)到A_C3，轉(zhuǎn)變應(yīng)該停止。但是，實(shí)際測定結(jié)果表明，鑄件加熱到稍高于A_C3溫度進(jìn)行奧氏體化，α→γ轉(zhuǎn)變的速度比較緩慢，即使保溫時(shí)間很長，也難以使基體全部成為單一奧氏體組織。此外生成的奧氏體組織化學(xué)成分很不均勻，并且含有許多未溶碳化物以及其他熔點(diǎn)較高的雜質(zhì)。已發(fā)現(xiàn)細(xì)小的碳化物常常成片彌散分布。這些不純物不但影響過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變，而且也會(huì)使轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織均勻性顯著下降，最終導(dǎo)致鑄件力學(xué)性能降低。

加熱溫度超過A_C320～30℃，α→γ轉(zhuǎn)變才開始逐漸趨于停止。高鉻鑄鐵通常采用的奧氏體化溫度超過A_C370～120℃以上。這樣的溫度既是為了奧氏體組織充分均勻化，也是進(jìn)行脫穩(wěn)處理的需要。

確定某一鑄件的奧氏體化溫度，需要知道該鑄件的A_C3溫度。但是高鉻鑄鐵含有多種合金元素，直接影響A_C3溫度，難以寫出各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)A_C1和A_C3溫度綜合影響的表達(dá)式。

碳在奧氏體中的溶解度隨奧氏體化溫度提高而增加，適當(dāng)提高奧氏體化溫度會(huì)使淬火后馬氏體的硬度上升。但是過度提高溫度將產(chǎn)生相反效果。例如奧氏體化溫度超過100℃以后，由于二次碳化物重新溶入奧氏體，使奧氏體含碳量增多、組織穩(wěn)定性提高，淬火后鑄件中殘余奧氏體在基體中的體積分?jǐn)?shù)可能超過70%。因此，高鉻鑄鐵件奧氏體化溫度不應(yīng)超過980～1000℃。

鑄件在爐內(nèi)加熱到預(yù)定的奧氏體化溫度后開始計(jì)算奧氏體化保溫時(shí)問。此時(shí)間過程包括：鑄件整體達(dá)到奧氏體化溫度所需時(shí)問、成分均勻化及二次碳化物析出所需時(shí)間。

奧氏體化所需時(shí)間中，成分均勻化所需時(shí)問比較長，鉻、碳含量較高時(shí)需要的時(shí)間更長。其次是鑄件結(jié)構(gòu)所決定的鑄件整體加熱到奧氏體化溫度所需時(shí)問。在爐內(nèi)升溫過程

中，鑄件的實(shí)際溫度總是滯后于爐子的測定溫度，而且鑄件的模數(shù)越高，滯后越顯著。鑄件表面溫度向內(nèi)部傳導(dǎo)，是滯后的重要原因。據(jù)測定，二次碳化物析出時(shí)間并不長，一般高鉻鑄鐵件整體達(dá)到奧氏體化溫度后，20min即可結(jié)束析出過程。這可能與鑄件加熱過程中已有二次碳化物析出有關(guān)。

鑄件具體的奧氏體化保溫時(shí)間，可以這樣計(jì)算：厚度25mm的鑄件基本保溫時(shí)間為2h，厚度每增加25mm保溫時(shí)間增加1h。或根據(jù)鑄件最大模數(shù)計(jì)算保溫時(shí)間，1cm模數(shù)鑄件保溫時(shí)間2h，每增加1cm模數(shù)，增加0.5h。即：保溫時(shí)間=2h 0.5h/1cm模數(shù).

如果加熱前鑄件的基體組織為珠光體，保溫時(shí)間可適當(dāng)減少。

原始奧氏體晶粒小的好處是，相變時(shí)產(chǎn)生的馬氏體片也小。這不僅提高強(qiáng)度，而且也改善延性和韌性。一種能大大細(xì)化原奧氏體晶粒的方法是，用很快的速率加熱至奧氏體化溫度，并在剛高于A_C3溫度處作非常短時(shí)間的保溫。這時(shí)可用瞬間過熱來溶解碳化物，而又不至于粗化奧氏體晶粒。

由于馬氏體晶粒細(xì)化以及淬火時(shí)位錯(cuò)密度的提高，這種處理能使屈服應(yīng)力提高約10%。位錯(cuò)密度提高的原因還不很清楚，但在200℃以下的回火不能消除這些位錯(cuò)，于是沖擊性能變差。提高回火溫度確能消除位錯(cuò)，這時(shí)性能主要由極細(xì)的回火馬氏體片尺寸控制。采用400℃以上的回火溫度，快速熱處理能改善沖擊性能，但效果不很大。有證據(jù)表明，奧氏體形變熱處理前，如果不用普通奧氏體化而采用快速熱處理，強(qiáng)度雖只有少量提高，但韌性卻大大提高。原因主要是快速奧氏體化產(chǎn)生的晶粒細(xì)。

快速奧氏體化處理，用于顯著改善超高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度和韌性，主要還局限于實(shí)驗(yàn)室研究。尚有許多控制上的問題存在。因?yàn)殇摰臒釋W(xué)參數(shù)使作這樣熱處理的零件截面尺寸受到限制，除非有的只要求表面薄層的性能。