超低温阀门用奥氏体不锈钢深冷处理

chenlinhai

大部分Cr - Ni 奥氏体不锈钢在常温下处于亚稳定状态, 而在超低温范围内会因晶格畸变而发生马氏体转变。马氏体开始转变时的温度即为马氏体转变点(亦称相变点) , 用符号Ms 来表示。Ms 点的温度主要取决于固溶在奥氏体内合金元素的量。

当奥氏体不锈钢的工作温度等于或低于其马氏体转变点Ms 时, 就会发生马氏体转变。因马氏体的比容比奥氏体的大, 由此而引起的体积膨胀和组织应力会使零件尺寸发生变化, 最终导致阀门泄漏。为防止材料在使用过程中发生马氏体转变, 需对其进行深冷处理。
深冷处理是将奥氏体不锈钢材料浸在冷却剂中进行冷却、保冷, 使之发生马氏体转变的一种工艺方法。深冷处理可使材料预先进行马氏体转变, 以保证在使用中的组织稳定性。深冷处理一般在零件的精加工之前进行。深冷处理的温度应以材料的Ms 点为依据。材料不同, Ms 点各异。即使是同一牌号的材料, 由于批次(或炉号) 的不同, 其Ms 点也各不相同, 而且差别很大。有的在超低温范围的上限附近即可产生马氏体转变。马氏体的转变量随温度的降低而增加, 为确保工件在使用过程中的组织稳定性, 深冷处理所用介质的温度需等于或低于阀门工作温度。深冷处理的冷却介质多采用液氮或液氦等溶液。可根据阀门使用温度来确定。浸在深冷介质中的零件达到介质温度(介质表面所冒气泡完全消失) 时, 即可计算保冷时间。根据实践经验, 保冷1～2h 即能达到处理目的。时间过长, 对马氏体的转变无明显影响。保冷结束即可将零件取出在空气中放冷至常温。
经过一次深冷处理后, 奥氏体不锈钢的马氏体转变基本完成, 一般情况下可以满足使用要求。对于密封性要求较严或靠介质压力密封的超低温止回阀, 可增加深冷处理的次数。