低温用奥氏体不锈钢阀门零件的深冷处理

1 概述  
   随着乙烯石化工业的发展，低温和超低温阀门的应用越来越广泛，这些阀门的质量与材料的选用和处理关系极为密切，因此掌握材料在不同的低温状态下的变化规律，确定材料在不同低温条件下的稳定性，才能保证阀门在低温状态下的良好性能。 
    2 材料的选用 
    在对低温材料进行选择时，必须首先考虑到以下两个方面的要求。 
    a.材料在使用的低温条件下要有足够的韧性，以防止在低应力下突发脆性断裂。 
    b.低温下材料的组织稳定性，以保证在使用中不会因变形而影响阀门的密封性。 
    具有面立方晶格的A体不锈钢没有冷脆转变临界温度，在低温条件下，仍然保持较高的韧性，如0Cr18Ni9和00Cr17Ni12Mo2（304、316L）等奥氏体不锈钢，但这类钢材大部分在室温状态下都处于亚稳定状态，在低温下往往由于M体相变、体积膨胀和应力的作用而引起零件变形，深冷处理就是针对解决这一问题提出的。 
    3 低温变形及其原因 
    用Cr-Ni奥氏体不锈钢制作的低温阀零件，在低温下会发生变形，有时甚至是严重变形。例如，将密封件（0Cr18Ni9表面堆焊Co-Cr-W合金）精研，在液氯中浸泡后，用测微计测量，呈现不同类型的变形（表1、图1）。 

表1阀门零件在低温下的变形 

零件在低温下的变形原因有以下2点。 
    （1）由于马氏体转变和组织应力引起的变形 
    奥氏体不锈钢零件，当冷却至Ms点下在某一温度范围内长时间保温，即会产生不同逆性的马氏体转变，具有体心正方点阵的马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。体心立方配位小，致密度低，而部分碳原子规则化排列占据体心立方点阵（1/2，1/2，0）（0，0，1/2）位置，使晶格沿C轴方向增长，因而马氏体比奥氏体有更大的比容。图2是在室温下，奥氏体和马氏体的比容随含碳量的变化，可见即使含碳量为0.08%的钢，其马氏体的比容比奥氏体的比容约增大4%。在低温下马氏体中碳原子排列规则度增高，其尺寸效应可能比室温更大，这种局部的体积膨胀，并由膨胀引起的应力都会导致零件变形。