CN113355498B - 一种实现不锈钢材料光亮退火的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现不锈钢材料光亮退火的方法，在真空环境下将待处理不锈钢材料加热至常规工艺条件下的氧化‑还原临界点温度以上，并进行第一次保温，然后降温至工艺要求软硬度的软化退火温度，并按工艺要求第二次保温，迅速降温至常温。本发明提供的工艺是将温度加热至待处理不锈钢材料的理论氧化‑还原临界点以上，让技术材料处在还原区，然后进行第一次保温，之后降温至软化温度保温处理，最终使得不锈钢材料氧化‑还原临界点大幅下降，如图2所示，使得氧化‑还原临界温度点与退软的温度点均处于还原区，那么在此区域中进行保温处理，不锈钢表面不会被氧化，同时满足不锈钢材料硬度以及表面色泽的要求。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢加工工艺，尤其涉及一种实现不锈钢材料光亮退火的方法。
背景技术
近年来发展起来真空热处理技术为不锈钢材料的无氧化光亮热处理提供了先进的设备和工艺。真空光亮热处理中，不锈钢材料的氧化过程如下式所示：
当不锈钢材料所处的氛围中氧气充分，则反应向右方进行，发生氧化反应；但是，当不锈钢材料所处的氛围中氧气足够稀少，则反应向左方进行，发生还原反应。人们通过试验及实践，获得了氧的分压(即真空度)及温度与相应的不锈钢材料的氧化物分解点关系，从而得出在某个温度点，不同的不锈钢材料均存在一个固定的氧化分解压或称为临界点，在临界点以上不锈钢材料呈现还原状态{即无氧化的光亮状态}，在临界点以下，不锈钢材料呈现氧化状态。那么，当在某个设定的温度点上，当真空度达到对应的氧化物分解临界点以上，就可以无氧化加热。
不锈钢是一种铁、铬、镍为主的合金材料，因此上述的不锈钢材料氧化物分解图尚不能直接反映不锈钢材料真实的“氧化-还原临界点”，为此，我们通过试验和实践制作了不锈钢材料在不同真空条件和不同加热温度下所显示的“氧化-还原临界点”组成的临界点曲线，如图1所示。图中显示，在1×10-1pa真空条件加热的不锈钢，其“氧化-还原临界点”约为980℃，在1×10-2pa真空条件加热的其“氧化-还原临界点”约为960℃，即在此温度以下的任意温度点加热后快冷，一定会发生氧化反应，无法得到本色表面；而许多不锈钢材料的软化退火的温度正好在850～880℃左右，如431不锈钢(1Cr17Ni2)在1×10-2pa真空条件下，不同加热温度后快冷后所表现的色泽和硬度见下表：
| 真空度pa | 1×10<sup>-2</sup> | 1×10<sup>-2</sup> | 1×10<sup>-2</sup> | 1×10<sup>-2</sup> | 1×10<sup>-2</sup> | 1×10<sup>-2</sup> |
| 退火温度℃ | 700 | 800 | 850 | 870 | 950 | 1000 |
| 退火后硬度HRB | 90 | 90 | 79～82 | 78～79 | 90 | 110 |
| 退火后的色泽 | 黄色 | 浅蓝色 | 蓝色 | 浅蓝色 | 浅黄色 | 本色 |
从现有的技术可以看出，铁镍铬合金(不锈钢)在一般的真空加热的条件下进行加热退软时，均不可避免地会出现氧化变色的问题，同时也可以看出，在某个真空条件下会出现一个对应的氧化-还原临界温度点。如431不锈钢在1×10-2pa真空条件下加热，其氧化-还原临界温度点约970℃，而软化退火的温度点为860℃，由于软化退火的温度点在临界点以下的氧化区域内进行，容易发生变色。正因为不锈钢的氧化-还原临界温度点与软化退火的温度点存在差异，在实际工艺中通常满足了硬度就满足不了表面色泽，满足了表面本色就满足不了硬度，这已是不锈钢光亮退火公认的难题。
发明内容
本发明提供一种实现不锈钢光亮退火的方法。
本发明提供的技术方案如下：一种实现不锈钢光亮退火的方法，在真空环境下将待处理不锈钢加热至常规工艺条件下的氧化-还原临界点温度以上，并进行第一次保温，然后降温至工艺要求软硬度的软化退火温度，并按工艺要求第二次保温，迅速降温至常温。
所述的真空环境是指真空度为10-1Pa-10-3Pa。
所述的加热至氧化-还原临界点以上是指将不锈钢材料的温度加热至该临界点温度以上至少20℃，作为本发明的一个实施例，加热至氧化-还原临界点温度以上20-50℃。氧化-还原临界点应当是常规工艺的临界点。对于不锈钢来说，氧化-还原临界点温度，在真空度1×10-2pa 的条件下，为960℃；在真空度1×10-1pa的条件下，为980℃。作为本发明的一个实施例，所述第一次保温的温度为1000℃。
所述的第一次保温的保温时间为0.5-2小时。
所述的降温到软化退火温度的速度为1-2℃/min。
所述软化退火温度为800-900℃。
所述第二次保温的保温时间为1-2小时。
本发明中，第二次保温结束后，在真空炉中充入2-4bar压力的高纯氮气，启动冷却用循环风机，设定冷却时间大约30-45分钟，将不锈钢材料的温度冷却到80℃以下。
本发明的另一目的在于提供一种实现不锈钢材料光亮退火的方法在不锈钢材料退火中的用途。
本发明具有以下优点：
1.本发明提供的工艺是将温度加热至待处理不锈钢材料的理论氧化-还原临界点以上，让技术材料处在还原区，然后进行第一次保温，之后降温至软化温度保温处理，最终使得不锈钢材料氧化-还原临界点大幅下降，如图2所示，使得氧化-还原临界温度点与退软的温度点均处于还原区，那么在此区域中进行保温处理，不锈钢表面不会被氧化，同时满足不锈钢材料硬度以及表面色泽的要求。
附图说明
图1是现有真空光亮退火工艺条件下所显示的氧化-还原临界点曲线。
图2是本发明的真空光亮退火工艺条件下所显示的氧化-还原临界点曲线。
具体实施方式
将431不锈钢材料置于真空加热炉中，在真空环境下将待处理431不锈钢材料加热至 1000℃，进行第一次保温，保温2小时，然后以2℃/min的速度降温至工980℃、880℃、800℃、 780℃，并按工艺要求进行第二次保温，保温2小时，第二次保温结束后，进行快冷，即在真空炉中充入2-4bar压力的高纯氮气，启动冷却用循环风机，设定冷却时间30分钟，将不锈钢材料的温度冷却到80℃以下。431不锈钢材料在经过还原状态加热后，在冷却到不同温度等温后，进行快冷，其表面色泽与硬度的变化见下表1。从表1的结果可见，431不锈钢材料的氧化-还原临界点较常规工艺的低，真空度为1×10-2pa时，约为780℃，真空度为1×10-1pa时，约为800℃。可见，本发明处理后的氧化-还原临界点低于退软的温度点，退软的温度点位于均处于还原区，那么在此区域中进行保温处理，不锈钢不锈钢表面不会被氧化，同时满足不锈钢材料硬度以及表面色泽的要求。
表1
Claims (6)
1.一种实现不锈钢材料光亮退火的方法，其特征是，在真空环境下将待处理431不锈钢材料加热至常规工艺条件下的氧化-还原临界点温度以上，并在1000℃进行第一次保温，然后降温至工艺要求软硬度的软化退火温度800-900℃，并按工艺要求第二次保温，迅速降温至80℃以下；所述的加热至常规工艺条件下的氧化-还原临界点温度以上是将不锈钢材料的温度加热至该常规工艺条件下的氧化-临界点温度以上20℃-50℃；所述第二次保温结束后，在真空炉中充入2-4bar压力的高纯氮气，启动冷却用循环风机，设定冷却时间30-45分钟，将不锈钢材料的温度冷却到80℃以下。
2.根据权利要求1所述的实现不锈钢材料光亮退火的方法，其特征是，所述的真空环境是指真空度为10-1Pa-10-3Pa。
3.根据权利要求1所述的实现不锈钢材料光亮退火的方法，其特征是，所述的第一次保温的保温时间为0.5-2小时。
4.根据权利要求3所述的实现不锈钢材料光亮退火的方法，其特征是，所述的降温至工艺要求软硬度的软化退火温度的速度为1-2℃/min。
5.根据权利要求3所述的实现不锈钢材料光亮退火的方法，其特征是，所述第二次保温的保温时间为1-2小时。
6.权利要求1-5任一项所述实现不锈钢材料光亮退火的方法在431不锈钢材料退火中的用途。
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