Quy trình xử lý nhiệt tiêu chuẩn cho ống thép không gỉ martensitic là gì

AUSTENITIZING NỀN TẢNG SỨC MẠNH

Xử lý nhiệt là quá trình không thể thiếu để giải phóng các đặc tính đặc biệt của Ống thép không gỉ Martensitic , chuyển đổi cấu trúc vi mô của nó thành dạng cứng, bền và chống mài mòn. Sự chuyển đổi này đạt được thông qua ba giai đoạn chính: Austenitizing, tôi và ủ.

Giai đoạn quan trọng đầu tiên là Austenitizing. Điều này liên quan đến việc làm nóng ống MSS đến một phạm vi nhiệt độ chính xác trong đó cấu trúc chứa ferritic và cacbua ban đầu biến đổi hoàn toàn thành cấu trúc hình khối đồng nhất, một pha, đặt chính giữa mặt được gọi là austenite (Gamma).

Kiểm soát nhiệt độ chính xác

Nhiệt độ austenit hóa thường nằm trong khoảng từ 950 độ C đến 1050 độ C (1742 độ F và 1922 độ F). Nhiệt độ cụ thể phụ thuộc rất nhiều vào cấp độ và hàm lượng cacbon; ví dụ: Lớp 420, do hàm lượng carbon cao hơn nên có thể yêu cầu phạm vi khác với Lớp 410.

• Mục tiêu: Hòa tan hoàn toàn tất cả các nguyên tố cacbon và hợp kim vào nền austenit. Điều này đảm bảo độ cứng tối đa tiếp theo.

• Rủi ro sai lệch: Gia nhiệt quá thấp dẫn đến cacbua không hòa tan, làm giảm toàn bộ khả năng tạo độ cứng. Gia nhiệt quá cao sẽ khiến hạt phát triển quá mức, làm giảm nghiêm trọng độ bền và độ dẻo cuối cùng của ống.

Thời gian ngâm và làm nóng trước

Ống phải được giữ ở nhiệt độ austenit hóa trong thời gian ngâm vừa đủ để đảm bảo toàn bộ mặt cắt được gia nhiệt đồng đều và các nguyên tố hợp kim được hòa tan hoàn toàn. Đối với ống MSS có thành dày hoặc hình học phức tạp, việc gia nhiệt trước trong khoảng từ 650 độ C đến 850 độ C thường được sử dụng. Bước này giúp giảm thiểu sốc nhiệt và giảm thiểu nguy cơ cong vênh hoặc nứt trong quá trình chuyển đổi nhanh chóng sang nhiệt độ cao.

Dập tắt sự hình thành và làm cứng Martensite

Làm nguội là giai đoạn làm nguội nhanh ngay sau quá trình austenit hóa. Mục đích của nó là ngăn chặn sự biến đổi của austenite thành các pha mềm hơn như ngọc trai hoặc bainite, thay vào đó buộc nó chuyển thành cấu trúc tứ giác siêu cứng, tập trung vào cơ thể được gọi là Martensite (Alpha Prime).

Phương tiện làm mát có kiểm soát

Môi trường và tốc độ làm mát được lựa chọn cẩn thận để đạt được độ cứng cần thiết đồng thời quản lý ứng suất dư và biến dạng.

• Làm nguội dầu: Cung cấp tốc độ làm mát nhanh, cần thiết cho một số loại MSS có hàm lượng carbon cao hơn, nhưng có nguy cơ biến dạng và ứng suất bên trong cao hơn.

• Làm nguội bằng không khí hoặc khí: Được sử dụng cho các loại có độ cứng cao, đặc biệt là các loại có chứa niken hoặc molypden. Nó cung cấp tốc độ làm mát chậm hơn, ít tác động hơn, giúp giảm đáng kể độ biến dạng, khiến nó trở nên rất được ưa chuộng đối với các ứng dụng ống chính xác.

• Làm nguội gián đoạn (tắm muối): Được sử dụng để giảm thiểu độ dốc nhiệt bằng cách làm nguội ống nhanh chóng đến nhiệt độ ngay trên nhiệt độ Martensite Start (Ms), giữ đẳng nhiệt và sau đó cho phép làm mát chậm hơn. Kỹ thuật này rất quan trọng để giảm thiểu căng thẳng bên trong và thay đổi kích thước.

Cấu trúc ngay sau khi tôi nguội là martensite không được tôi luyện, có đặc điểm là độ cứng cực cao, độ bền cao nhưng độ giòn rất cao. Nó không thích hợp để sử dụng trực tiếp.

TEMPERING CÂN BẰNG SỨC MẠNH VÀ ĐỘ DẺO

Ủ là giai đoạn cuối cùng và quan trọng nhất, một quy trình hâm nóng sau khi làm nguội được sử dụng để điều chỉnh các đặc tính của ống MSS nhằm đáp ứng các thông số kỹ thuật cho người sử dụng cuối. Nó làm giảm các ứng suất lớn bên trong gây ra bởi quá trình làm nguội và cải thiện độ dẻo và độ dẻo dai nhưng phải hy sinh một số độ cứng.

Quang phổ nhiệt độ ủ

Nhiệt độ, thời gian và tốc độ làm nguội của quá trình ủ xác định sự cân bằng cuối cùng của các đặc tính. Sự lựa chọn được điều chỉnh bởi yêu cầu ứng dụng.

• Ủ nhiệt độ thấp (150 độ C đến 400 độ C): Được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi độ cứng và khả năng chống mài mòn tối đa, chẳng hạn như dụng cụ phẫu thuật hoặc ống chịu lực chuyên dụng. Nó giữ lại hầu hết độ cứng đã được làm nguội.

• Ủ nhiệt độ cao (550 độ C đến 700 độ C): Được sử dụng rộng rãi cho các sản phẩm dạng ống ở nước dầu (OCT G) và các thành phần kết cấu khác đòi hỏi độ dẻo dai tuyệt vời và mức độ bền cao. Quá trình này tạo ra sorbite được tôi luyện, một cấu trúc vi mô tối ưu để chống va đập.

Tránh nóng nảy

Một yếu tố quan trọng cần cân nhắc là hiện tượng giòn nóng, trong đó việc gia nhiệt hoặc làm nguội chậm trong khoảng từ 400 độ C đến 550 độ C có thể làm giảm nghiêm trọng độ bền va đập của vật liệu. Đối với ống hiệu suất cao, phạm vi nhiệt độ này thường được tránh cẩn thận hoặc vật liệu được làm lạnh nhanh chóng qua nó sau khi ủ.

XU HƯỚNG VÀ SỰ TIẾN BỘ CỦA NGÀNH

Nhu cầu về ống MSS hiệu suất cao, đặc biệt là trong lĩnh vực năng lượng và hàng không vũ trụ, đang thúc đẩy những tiến bộ về xử lý nhiệt.

• Hợp kim cacbon thấp tiên tiến: Các loại 13% Cr và siêu 13% Cr mới hơn hiện phổ biến cho các ứng dụng dịch vụ chua. Chúng yêu cầu các giao thức tôi luyện hiệu suất cao (H P T) phức tạp để đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn NACE về khả năng chống nứt do ứng suất sunfua (S S C) trong khi vẫn duy trì cường độ năng suất cao.

• Xử lý nhiệt chân không: Lò chân không liên tục hiện đại ngày càng được sử dụng nhiều cho ống MSS. Xử lý chân không giảm thiểu quá trình oxy hóa và khử cacbon bề mặt, vốn là những vấn đề thường gặp trong lò nung khí quyển truyền thống. Điều này mang lại bề mặt sạch hơn và đặc tính vật liệu đồng đều hơn trên toàn bộ chiều dài ống, giúp giảm chi phí kiểm tra và làm lại.

• Xử lý đông lạnh: Đối với các ứng dụng có độ cứng cao cụ thể, xử lý nhiệt độ dưới 0 hoặc đông lạnh xuống -196 độ C đôi khi được sử dụng sau khi làm nguội để biến austenite còn lại thành martensite. Quá trình này tối đa hóa độ cứng và độ ổn định kích thước trước giai đoạn ủ cuối cùng.

• Mô phỏng kỹ thuật số: Phân tích phần tử hữu hạn (FE A) hiện là phương pháp tiêu chuẩn để mô hình hóa dòng nhiệt và chuyển pha trong ống phức tạp hoặc có thành dày. Điều này cho phép nhà sản xuất dự đoán và chống lại sự biến dạng nhiệt, giảm thiểu hiện tượng ôvan và sự không phù hợp về kích thước.