當物體受到外力作用發生變形時,其內部就會出現一種抵抗變形的力;物體在加熱膨脹和冷卻收縮過程中受到阻礙時,在內部也會產生應力;材料在加熱或冷卻過程中,如果有組織轉變時,也會產生相變應力。因此,奧氏體不銹鋼在制造成零部件的生產加工過程中,都不可避免地產生應力,并殘留在零部件中。
鑄造時,由于鑄件形狀、各部位尺寸不同,冷卻速度和冷卻順序不同,會產生鑄造應力;鍛造、軋制時,會因為變形及變形量不同等原因產生鍛造應力;在機械切削加工時,因切削力產生應力;在焊接時,工件不同部位的不同時加熱、不同時冷卻以及焊件各部位形狀、尺寸不均勻而產生焊接應力;復雜件、大型件、截面不均勻件在熱處理快速加熱或冷卻過程中產生熱應力等,這些應力的存在,除會引起變形外,對奧氏體不銹鋼的另一個不良作用是會在某些使用環境、條件下發生應力腐蝕。所以,對奧氏體不銹鋼制造的零部件應注意消除殘留應力。
具有殘留應力的制件和金屬,由于能量提高,原子處于熱力學不穩定狀態,當將其加熱到一定溫度,就會較快地恢復到平衡狀態,使應力得以消除。
適當地熱處理就是減小或消除奧氏體不銹鋼殘留應力的重要手段之一。通常叫消除應力熱處理。
鈦或鈮作為穩定化元素加入奧氏體不銹鋼中,會提高其抗晶間腐蝕的能力,這是因為它們與碳的結合能力強于鉻,使鋼中的碳盡量形成TiC、NbC,減少鉻與碳結合形成(FeCr)23?C6并從晶界析出的機會,使鉻能較好地存在于固溶體中,保持鉻的有效濃度,不產生貧鉻區。但是,雖然奧氏體不銹鋼中含有了足夠量的鈦或鈮,在進行固溶化處理時,在(FeCr)23?C6溶解的同時,TiC,NbC也會溶解,奧氏體中飽和了大量的碳,在以后的450~800℃區間加熱時,由于鈦或鈮的原子半徑大于鉻的原子半徑,鈦或鈮比鉻擴散困難,結果還會形成大量的鉻的碳化物。可見,只進行固溶化熱處理,鈦或鈮不能充分發揮作用。
經研究發現,如果把含有穩定化元素的奧氏體不銹鋼重新加熱到(FeCr)23?C6能溶解,而TiC或NbC不能溶解的溫度,此時,從(FeCr)23?C6分解出來的碳又會被鈦或鈮化合成TiC或NbC,從而最大限度地發揮了鈦或鈮的作用。使鉻沒有與碳結合的機會并保持在奧氏體中,這種熱處理方法就是含穩定化元素奧氏體不銹鋼的穩定化熱處理(也叫穩定化退火)。