低溫用奧氏體不銹鋼閥門零件的深冷處理

由溫度應(yīng)力引起彈性和塑性畸變 
在深冷過程中，由于零件各部分的溫度差或由于不同組織間某些物理性能的差異，引起收縮不均，就產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力低于材料的彈性極*，就僅使零件產(chǎn)生可逆性的彈性扭曲。當(dāng)某一部分的溫度應(yīng)力超過了材料的屈服相*，零件將發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的扭曲變形。 
實(shí)踐證明，無論那種原因引起的變形，其對零部件結(jié)構(gòu)形式是非常敏感的，因此對低溫閥門要十分注意結(jié)構(gòu)形式的選擇和設(shè)計(jì)。 
深冷處理 
由上述原因引起的變形，都會在使用中影響閥門的密封性。對于可逆的變形，一般是通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來解決，而為了消除*性的變形，一種辦法是選擇那些穩(wěn)定性較高的材料，以便在應(yīng)用中不發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，從而減少變形，如用316L材料代替304材料。但由于受成本等因素的制約，通常選用304（0Cr18Ni9）不銹鋼，并通過深冷處理使馬氏體轉(zhuǎn)變和變形得充分發(fā)生。然后，通過精加工，使零件中保持組織和尺寸的相對穩(wěn)定性。 
處于室溫的奧氏體不銹鋼大部分是處在亞穩(wěn)定狀態(tài)的，當(dāng)繼續(xù)冷卻至Ms點(diǎn)溫度以下，或在某一溫度范圍內(nèi)長期保持都會發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。而在Ms點(diǎn)以上，由于加工變形的作用，也會有馬氏體轉(zhuǎn)變奧氏體不銹鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變過程及其zui終產(chǎn)物，主要取決于化學(xué)成分。 
深冷處理 
通過實(shí)踐，確定其工藝參數(shù)。進(jìn)行深冷處理的溫度界限為-100℃，凡用于-100℃以下，各種類型閥門的閥體、閥蓋和密封件需做深冷處理，低溫處理的溫度應(yīng)不大于閥門的實(shí)際使用溫度。深冷時(shí)間由30min延長到70h，試樣的變形量和馬氏體轉(zhuǎn)變，均無明顯規(guī)律性變化，基本表明了短時(shí)間內(nèi)成核并立即長大的特點(diǎn)。為了保證深冷處理充分、均衡，選用2h。當(dāng)保留時(shí)間為2h，深冷處理的次數(shù)從1次增加到8次，試樣的變形量和馬氏體轉(zhuǎn)變量均無明顯規(guī)律性增多。經(jīng)反復(fù)深冷處理，馬氏體的量在不斷增加。密封零件經(jīng)一次深冷處理并重新研平，經(jīng)再次深冷處理后，其變形量非常微小，為了同時(shí)兼顧到等溫馬氏體轉(zhuǎn)變的影響，保冷時(shí)間選2~3h，對于釋介質(zhì)壓力密封的低溫止回閥除經(jīng)深冷處理外，還要根據(jù)試壓的具體情況增加深冷次數(shù)及延長深冷時(shí)間，直至密封性合格。 
對奧氏體不銹鋼制造的閥門零件進(jìn)行深冷處理時(shí)，雖然主要是為了解決變溫馬氏體轉(zhuǎn)變引起的變形問題，但與此同時(shí)，也必然伴隨著等溫馬氏體轉(zhuǎn)變。對于那些精度要求很高的止回閥密封件，只要通過增加保冷時(shí)間和增加深冷次數(shù)及深玲后進(jìn)行適當(dāng)?shù)臅r(shí)效處理，也是有效果的。 
結(jié)論 
用奧氏體不銹鋼制作低溫閥門的零件，并進(jìn)行深玲處理后，會有效地解決低溫下變形的問題。但是，如果材料選用不當(dāng)，或者材料的熱處理不充分及不適當(dāng)，將會給低溫閥門帶來致命的缺陷，其零件無論進(jìn)行怎樣的深冷處理，都不會改變其低溫變形的特點(diǎn)，從而難以保證低溫閥門產(chǎn)品的密封等性能。因此，制作低溫閥門的零件時(shí)，須使用在低溫條件下有良好韌性的材料，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳罾涮幚?，才能保證其性能。