這三個牌號的鋼是常用于制造結構件的馬氏體不銹鋼。在淬火后經高溫回火，可獲得強度、塑、韌性的較好配合。除冶金產品的棒材、板材、絲材、帶材外，還被用于生產鑄件和鍛件。
一、退火
1Cr13不銹鋼、2Cr13不銹鋼、3Cr13不銹鋼可采用完全退火、等溫退火或低溫退火。
1. 完全退火
鋼的完全退火的加熱溫度一般在Ac3以上50~100℃,實際生產中，通常選用850~880℃。在充分保溫后，采用爐冷或最大不超過50℃/h的速度冷卻至600℃左右出爐空冷。通過完全退火，可較好地完成組織轉變過程，獲得均勻的鐵素體和碳化物的平衡態組織。
完(wan)全(quan)退火可(ke)改善鋼材(cai)鍛造(zao)、軋(ya)制、鑄造(zao)等加(jia)工(gong)后(hou)可(ke)能存在的不良組織(zhi)，并為以(yi)后(hou)淬火、回火熱處理提(ti)供(gong)良好的組織(zhi)保證；可(ke)以(yi)完(wan)全(quan)消(xiao)除各(ge)種應力，降低硬度(du)，便于加(jia)工(gong)。
鍛軋(ya)態的1Cr13不(bu)銹(xiu)鋼、2Cr13不(bu)銹(xiu)鋼、3Cr13不(bu)銹(xiu)鋼經完全退火后，硬度分別不(bu)大于150HB,180HB和210HB.
一些(xie)對(dui)機械性能(neng)、耐腐蝕(shi)性能(neng)要求不(bu)高的零部件可以在完(wan)全退火狀態(tai)下使用。
2. 等溫退火
等溫退火是把鋼(gang)加熱(re)到(dao)奧氏體(ti)化溫度(du)（一(yi)般采用850~880℃),也可以將鋼(gang)材鍛造或鑄造后冷卻到(dao)這一(yi)溫度(du)區間，充分(fen)(fen)保溫，再冷卻到(dao)該鋼(gang)奧氏體(ti)轉變(bian)最快的溫度(du)范圍(wei)（俗稱轉變(bian)曲線的鼻子部分(fen)(fen)，為700~740℃)充分(fen)(fen)保溫，使(shi)奧氏體(ti)充分(fen)(fen)轉變(bian)后空冷。
等溫(wen)退火(huo)可以(yi)起到完(wan)(wan)全(quan)退火(huo)的作用，而且比完(wan)(wan)全(quan)退火(huo)縮短了占用加熱爐的時間，提高(gao)了效率。
在(zai)工作(zuo)實踐中(zhong)還發現，這類馬氏體不銹鋼的(de)(de)等溫退火對改善不良的(de)(de)鍛造組織(zhi)，提高淬火、回火后的(de)(de)力(li)學性能，特(te)別是提高沖擊韌性有著特(te)殊的(de)(de)作(zuo)用。
由某鍛造廠提供的一批泵軸，具體成分為（質量％）：C,0.10; Si,0.34; Mn,0.36; S,0.01; P,0.028; Cr,11.67; Ni,0.56; Mo,0.30; Cu,0.01.成分符合該產品泵軸的材料標準。規定力學性能為：Rm≥690N/m㎡;R60.2≥550N/m㎡,A≥20%,Z≥60%;Akv≥65J.
我們進行幾次熱處理，Akv、平均只能達到46.4~60J,始終達不到65J的標準。經過對泵軸金相組織分析和對鍛件的生產過程調查發現，鍛造廠對軸料鍛造過程中沒有很好地控制停鍛溫度，停鍛后采用空冷方式，后又采用960~980℃溫度保溫后空冷，再經700℃加熱保溫冷卻的熱處理工藝，廠方稱之為鍛后的正火、回火熱處理。這種生產過程可能產生不良組織并影響以后淬火、回火的組織和性能。因為，根據組織遺傳學理論，含較多有穩定奧氏體作用的合金元素的鋼，由于合金元素對奧氏體的穩定作用，鍛造之后的冷卻過程中不能獲得鐵素體和碳化物的平衡組織，而會轉變為針狀特征鮮明的貝氏體組織或貝氏體與馬氏體的寓合組織，稱非平衡組織。在貝氏體轉變中，α相會與母相保持第二類共格關系，即在新舊兩相之間存在著明顯的晶體學位向關系。因此，泵軸在鍛造過程中可能形成的粗大、不均勻的奧氏體晶粒的外形和取向便通過粗大的和互成一定角度排列的貝氏體的非平衡組織被保留下來。
研究表明，鋼(gang)的(de)(de)(de)非平衡組(zu)織(zhi)(zhi)再次加熱，發生(sheng)奧(ao)氏(shi)體轉變(bian)時，新相可能生(sheng)成球(qiu)形(xing)奧(ao)氏(shi)體，也可能生(sheng)成針(zhen)形(xing)奧(ao)氏(shi)體，或者同時生(sheng)成兩種(zhong)奧(ao)氏(shi)體。如果轉變(bian)產(chan)物以針(zhen)形(xing)奧(ao)氏(shi)體為主，則在(zai)加熱轉變(bian)完(wan)成后，鍛后得(de)(de)到的(de)(de)(de)粗(cu)大的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體晶粒組(zu)織(zhi)(zhi)會得(de)(de)到恢復并造成組(zu)織(zhi)(zhi)遺傳。可想而知，這種(zhong)具(ju)有粗(cu)大的(de)(de)(de)或不均勻(yun)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體，在(zai)淬火冷卻時必然得(de)(de)到粗(cu)大的(de)(de)(de)或不均勻(yun)的(de)(de)(de)馬氏(shi)體組(zu)織(zhi)(zhi)，經回火后，獲得(de)(de)不均勻(yun)索氏(shi)體組(zu)織(zhi)(zhi)，這必將引起力(li)學性能，特別是沖擊韌性的(de)(de)(de)降低(di)。
基于這(zhe)種分析，我們(men)將這(zhe)批泵軸重(zhong)新(xin)進(jin)行了等(deng)溫退火處理，獲(huo)得了鐵素體(ti)和碳化物的(de)平衡組織。
經等溫退(tui)火的泵(beng)軸再用原淬火、回火工藝(yi)處(chu)理后(hou)（（970±10)℃加(jia)熱保(bao)溫后(hou)油(you)冷，（685±10)℃加(jia)熱保(bao)溫后(hou)油(you)冷），力學性能完全達到(dao)技術要求，實(shi)檢性能：Rm為(wei)(wei)790N/m㎡;R0.2為(wei)(wei)660N/m㎡;A為(wei)(wei)22%;Z為(wei)(wei)66%;Av,三(san)個(ge)試樣分(fen)別為(wei)(wei)79.0J、74J和(he)74J,平均為(wei)(wei)75.7J.未(wei)經等溫退(tui)火的淬火、回火組織和(he)經等溫退(tui)火后(hou)的淬火、回火組織分(fen)別是圖4-11和(he)圖4-12。
3. 低溫退火
馬氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)低溫(wen)退火，有的(de)(de)(de)稱高溫(wen)回火（嚴格從定義(yi)上來(lai)講和作用目的(de)(de)(de)方面(mian)看，稱高溫(wen)回火是不(bu)(bu)準確的(de)(de)(de)），是把鋼(gang)加熱到Ac1溫(wen)度(du)(du)以(yi)上（有時略低于Ac1溫(wen)度(du)(du)）至A3溫(wen)度(du)(du)以(yi)下，保溫(wen)后爐冷或空冷。這種退火可以(yi)使鋼(gang)軟化(hua)，便于加工和消除(chu)應力。對于改(gai)善組織的(de)(de)(de)作用遠不(bu)(bu)如完全退火和等溫(wen)退火。
低(di)溫(wen)退(tui)(tui)火一般用于較小的鑄件(jian)(jian)、鍛件(jian)(jian)或以后還(huan)經淬火、回(hui)火熱(re)處理的零(ling)部件(jian)(jian)。較大的鑄件(jian)(jian)、鍛件(jian)(jian)及應力很(hen)大的零(ling)部件(jian)(jian)毛坯(pi)，還(huan)是采用完全(quan)退(tui)(tui)火或等溫(wen)退(tui)(tui)火為好。
1Cr13不銹鋼、2Cr13不銹鋼、3Cr13不銹鋼低溫退(tui)火溫度為740~780℃,如果(guo)以(yi)消除應力為主要(yao)目的(de)，可以(yi)降低加熱(re)溫度至(zhi)700℃左右。保溫后一般爐冷至(zhi)500℃以(yi)下(xia)出爐空冷。
低溫(wen)(wen)退(tui)火(huo)(huo)(huo)后(hou)的硬(ying)(ying)度一般高于完全(quan)退(tui)火(huo)(huo)(huo)后(hou)的硬(ying)(ying)度30~40HB,依含碳(tan)量不(bu)同，可保(bao)持在180~230HB.當然，低溫(wen)(wen)退(tui)火(huo)(huo)(huo)選擇(ze)的溫(wen)(wen)度越高，硬(ying)(ying)度越低。圖4-13和圖4-14分(fen)別顯(xian)示了1Cr13不(bu)銹鋼低溫(wen)(wen)退(tui)火(huo)(huo)(huo)和完全(quan)退(tui)火(huo)(huo)(huo)加熱溫(wen)(wen)度、保(bao)溫(wen)(wen)時(shi)間與硬(ying)(ying)度的關系及低溫(wen)(wen)退(tui)火(huo)(huo)(huo)與完全(quan)退(tui)火(huo)(huo)(huo)后(hou)的硬(ying)(ying)度差異(yi)。
1Cr13、2Cr13 鋼和(he)3Cr13鋼完全退火后應(ying)保證(zheng)的機械性能見表4-4,實測性能見表4-5。
Cr13型不銹鋼經退火處理，對耐腐蝕性能會產生不利影響。這是因為退火組織為鐵素體和以（FeCr)23C6。為代表的合金碳化物。這種高鉻的合金碳化物的存在會降低基體中的含鉻量至低于保證耐腐蝕的11.7%的界限。另一方面，在高鉻碳化物的周圍會產生貧鉻區，這都使Cr13型不銹鋼的耐腐蝕性能降低。所以，退火狀態的Cr13型不銹鋼的耐腐蝕性不如淬火狀態。
二、淬火
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼淬(cui)火的(de)(de)主(zhu)要目的(de)(de)是要獲得(de)(de)馬(ma)(ma)氏體(ti)組織。即將(jiang)其加熱到A3以上的(de)(de)一(yi)個(ge)溫度范圍，使合金碳(tan)化物充分溶(rong)解(jie)，得(de)(de)到碳(tan)與鉻(ge)較均(jun)勻的(de)(de)奧(ao)氏體(ti)，然后，以適(shi)當的(de)(de)速度冷卻下來，最終獲得(de)(de)馬(ma)(ma)氏體(ti)組織。
1. 淬火加熱
Cr13型(xing)馬(ma)氏體(ti)不銹(xiu)鋼因含有(you)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)鉻(ge)含量(liang)，提(ti)高(gao)(gao)了相變點Ac3,又因大(da)量(liang)的(de)合金(jin)碳化物(wu)的(de)存在(zai)，使(shi)(shi)組(zu)(zu)織中的(de)碳和鉻(ge)元(yuan)素分(fen)(fen)布不均(jun)，其(qi)在(zai)加熱(re)過(guo)程中擴散速度(du)緩慢，所以，為使(shi)(shi)碳化物(wu)充分(fen)(fen)溶解，得到成(cheng)分(fen)(fen)比較(jiao)均(jun)勻的(de)奧(ao)氏體(ti)及冷卻之(zhi)后得到有(you)足夠(gou)碳、鉻(ge)飽(bao)和度(du)的(de)均(jun)勻的(de)馬(ma)氏體(ti)組(zu)(zu)織，這類鋼的(de)淬(cui)火加熱(re)溫(wen)(wen)度(du)高(gao)(gao)于(yu)碳鋼和合金(jin)結構鋼，即提(ti)高(gao)(gao)淬(cui)火加熱(re)溫(wen)(wen)度(du)并適當延長保溫(wen)(wen)時間(jian)。
該類(lei)鋼導熱(re)性差，特別是在(zai)(zai)較(jiao)低溫(wen)度(du)時，導熱(re)性更差，為防止加(jia)熱(re)過(guo)程中產生裂紋(wen)，保證(zheng)零件的內外溫(wen)差較(jiao)小，在(zai)(zai)淬火(huo)加(jia)熱(re)時應(ying)控制加(jia)熱(re)速度(du)，或先行預(yu)熱(re)。根(gen)據經(jing)驗，在(zai)(zai)750℃以前(qian)，升溫(wen)速度(du)應(ying)不(bu)大于80℃/h。
1Cr13不(bu)(bu)銹鋼、2Cr13不(bu)(bu)銹鋼、3Cr13不(bu)(bu)銹鋼，因它們的含碳量不(bu)(bu)同(tong)，原始(shi)組織存(cun)在差異(yi)，所以，各自的淬(cui)火加(jia)熱(re)溫度略有不(bu)(bu)同(tong)。
1Cr13不銹鋼(gang)由于含(han)碳量較低，加熱到淬火溫度時，仍處于奧(ao)氏體(ti)和鐵素體(ti)兩相區的(de)邊緣部分(fen)，組(zu)織中會含(han)有一(yi)定(ding)量的(de)鐵素體(ti)，見圖(tu)4-15。
淬(cui)火冷(leng)卻后(hou)，這部分未溶鐵(tie)素(su)體(ti)保留在(zai)淬(cui)火鋼(gang)組織中(zhong)。鐵(tie)素(su)體(ti)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)多少(shao)，首先與含(han)(han)碳(tan)量(liang)(liang)(liang)有關，見圖(tu)4-16.此外，鉻的(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)及鉬、硅的(de)(de)殘(can)存(cun)量(liang)(liang)(liang)均產(chan)生影(ying)響。淬(cui)火鋼(gang)中(zhong)鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)(de)存(cun)在(zai)，對(dui)硬度(du)、機械性能(neng)，尤(you)其是沖擊韌性會產(chan)生不(bu)良影(ying)響，所(suo)以，在(zai)對(dui)有較(jiao)高機械性能(neng)要求(qiu)的(de)(de)零件(jian)選用1Cr13鋼(gang)時(shi)，應特殊(shu)提(ti)出(chu)成分控制(zhi)條件(jian)。生產(chan)實踐中(zhong)發現(xian)，盡管(guan)1Cr13鋼(gang)成分都在(zai)標(biao)準的(de)(de)合格(ge)范圍內，但(dan)當實際(ji)含(han)(han)碳(tan)量(liang)(liang)(liang)低(di)于0.11%,鉻量(liang)(liang)(liang)處于上限(xian)時(shi)（＞13%)組織中(zhong)的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)可達(da)到15%~20%,而實際(ji)含(han)(han)碳(tan)量(liang)(liang)(liang)控制(zhi)在(zai)0.12%~0.15%,含(han)(han)鉻量(liang)(liang)(liang)在(zai)下(xia)限(xian)時(shi)（＜12%),則組織中(zhong)的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)量(liang)(liang)(liang)可小于5%。
淬火加(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)度對組織中(zhong)的鐵素(su)體含(han)量(liang)也(ye)產(chan)(chan)生(sheng)影響。從(cong)圖4-16可見(jian)，在(zai)(zai)成分一定時，加(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)度在(zai)(zai)950~1100℃區間內(nei)，鐵素(su)體量(liang)保持(chi)在(zai)(zai)較(jiao)低范圍(wei)。隨著(zhu)加(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)度升高(gao)(gao)，鐵素(su)體量(liang)明顯增加(jia)(jia)。所以，在(zai)(zai)材(cai)料(liao)標準中(zhong)推薦的1Cr13 鋼(gang)淬火加(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)度為(wei)950~1000℃,但在(zai)(zai)實際(ji)生(sheng)產(chan)(chan)中(zhong)，為(wei)保證碳及合金(jin)元(yuan)素(su)的充(chong)分溶解(jie)，常(chang)取淬火加(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)度在(zai)(zai)1000~1050℃.更高(gao)(gao)的加(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)度會引(yin)起(qi)組織中(zhong)的鐵素(su)體量(liang)增加(jia)(jia)及晶粒長大。
2Cr13、3Cr13不銹鋼(gang)(gang)相對于1Cr13不銹鋼(gang)(gang)來(lai)說，有(you)更高的(de)含碳(tan)量(liang)，一般情況下，淬(cui)(cui)火(huo)后(hou)組織中(zhong)(zhong)不會存(cun)在鐵素體，淬(cui)(cui)火(huo)加熱(re)溫(wen)度的(de)確定(ding)主要是保(bao)(bao)證(zheng)(zheng)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)碳(tan)化物(wu)能充分(fen)溶(rong)解于奧(ao)氏體中(zhong)(zhong)，以保(bao)(bao)證(zheng)(zheng)淬(cui)(cui)火(huo)、回火(huo)后(hou)獲得理想的(de)機械性(xing)(xing)能和耐腐蝕性(xing)(xing)。實(shi)踐證(zheng)(zheng)明，2Cr13、3Cr13鋼(gang)(gang)淬(cui)(cui)火(huo)加熱(re)溫(wen)度選擇在980~1000℃且充分(fen)保(bao)(bao)溫(wen)即可(ke)，實(shi)際生產(chan)中(zhong)(zhong)的(de)加熱(re)溫(wen)度略提高一些，2Cr13淬(cui)(cui)火(huo)加熱(re)溫(wen)度通常取(qu)1000~1030℃,而3Cr13鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)碳(tan)化物(wu)偏多，實(shi)際生產(chan)中(zhong)(zhong)淬(cui)(cui)火(huo)加熱(re)溫(wen)度取(qu)1020~1050℃即可(ke)。
更(geng)高的(de)淬火加熱溫度(du)不宜采用(yong)，因為更(geng)高的(de)溫度(du)會(hui)引起奧(ao)氏體(ti)晶粒粗大，帶來(lai)不良作用(yong)，見圖4-17。
淬火(huo)加熱(re)溫度(du)更(geng)高還會引起淬火(huo)硬度(du)下(xia)降(jiang)，見圖4-18,這主要是(shi)由于合金元(yuan)素和碳的過分溶解(jie)，增(zeng)加了奧氏(shi)體的穩定性，淬火(huo)后會存在較多的殘留奧氏(shi)體的原因(yin)。
2. 淬火冷卻
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼，由于(yu)較高(gao)含鉻量的(de)作用(yong)，使(shi)高(gao)溫(wen)奧氏體較穩(wen)定，等溫(wen)轉(zhuan)變曲線右移。見(jian)圖(tu)4-19和圖(tu)4-20及圖(tu)4-9.在(zai)冷(leng)卻過程(cheng)中不易發生珠光體和貝氏體轉(zhuan)變，降低了(le)臨界冷(leng)卻速度(du)，見(jian)圖(tu)4-21.在(zai)較低的(de)冷(leng)卻速度(du)條件下，即可進行馬氏體轉(zhuan)變，獲得(de)馬氏體組織，采用(yong)空冷(leng)或油冷(leng)均可得(de)到較高(gao)的(de)淬(cui)火硬度(du)。
但(dan)油冷(leng)(leng)卻比空(kong)氣冷(leng)(leng)卻的(de)鋼在調質硬(ying)度和(he)強度相同(tong)的(de)情(qing)況下(xia)，有更好的(de)塑性(xing)和(he)韌性(xing)。所以，在實際生(sheng)產中，對(dui)于(yu)截面尺寸較大的(de)零(ling)件(jian)或(huo)對(dui)機(ji)械性(xing)能，尤其是塑性(xing)和(he)韌性(xing)要(yao)求較高的(de)零(ling)件(jian)，最好采用(yong)油冷(leng)(leng)，對(dui)于(yu)較小零(ling)件(jian)和(he)形狀復(fu)雜，易產生(sheng)淬火(huo)裂紋的(de)零(ling)件(jian)可采用(yong)空(kong)冷(leng)(leng)。
1Cr13、2Cr13、3Cr13不銹鋼的臨界點（近(jin)似值(zhi)）見表4-6。
三、回火
1Cr13、2Cr13、3Cr13不銹鋼淬火冷(leng)卻后，獲得以馬(ma)氏體(ti)為基體(ti)的(de)組織(zhi)，因其(qi)固溶了碳(tan)，使晶格(ge)扭曲(qu)，存在較大的(de)應(ying)力，組織(zhi)不夠(gou)穩定，不能直接(jie)應(ying)用，淬火后必須經回火再使用。
這(zhe)三種(zhong)牌號(hao)的馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)普遍應用(yong)于制造(zao)機(ji)(ji)械構件，要求(qiu)具有(you)良(liang)好(hao)的綜合機(ji)(ji)械性能(neng)和(he)一定的耐腐蝕(shi)性能(neng)，一般淬火(huo)后再經(jing)高溫回(hui)火(huo)，即調(diao)質熱處理狀態下(xia)使用(yong)。回(hui)火(huo)溫度可(ke)根據強韌性的要求(qiu)選定在(zai)550~750℃之間，回(hui)火(huo)后的基體(ti)組織(zhi)為索(suo)氏(shi)體(ti)，有(you)的可(ke)能(neng)是保留淬火(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)位向(xiang)的板條狀或粒狀索(suo)氏(shi)體(ti)。1Cr13鋼(gang)回(hui)火(huo)組織(zhi)中還(huan)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)有(you)淬火(huo)加熱時未溶的鐵(tie)素體(ti)。見圖4-22。
對于(yu)3Cr13不銹鋼(gang)，已屬(shu)于(yu)共(gong)析(xi)鋼(gang)，淬(cui)火(huo)(huo)后(hou)可獲得(de)很高的(de)(de)硬(ying)度(du)，也常用(yong)(yong)(yong)于(yu)制(zhi)(zhi)造有高硬(ying)度(du)，高耐磨(mo)性(xing)能要求的(de)(de)零(ling)部(bu)件(jian)，如軸套(tao)、擋套(tao)、密封環等。這時可采(cai)用(yong)(yong)(yong)較(jiao)低(di)(di)溫度(du)的(de)(de)回火(huo)(huo)或者表(biao)面淬(cui)火(huo)(huo)后(hou)低(di)(di)溫回火(huo)(huo)，依據對使用(yong)(yong)(yong)硬(ying)度(du)的(de)(de)要求，回火(huo)(huo)溫度(du)確定在(zai)(zai)200~350℃之間，可獲得(de)40~55HRC的(de)(de)硬(ying)度(du)。而400~550℃之間的(de)(de)回火(huo)(huo)，由(you)于(yu)組織中會析(xi)出(chu)彌散度(du)很高的(de)(de)合(he)金碳化物(wu)，耐腐蝕(shi)性(xing)降低(di)(di)，并(bing)產生較(jiao)大的(de)(de)脆性(xing)，所以一般不推薦采(cai)用(yong)(yong)(yong)，只有用(yong)(yong)(yong)其制(zhi)(zhi)作彈性(xing)元件(jian)時，才采(cai)用(yong)(yong)(yong)這一區間的(de)(de)溫度(du)回火(huo)(huo)，如3Cr13不銹鋼(gang)用(yong)(yong)(yong)于(yu)制(zhi)(zhi)造彈簧時，淬(cui)火(huo)(huo)油冷后(hou)在(zai)(zai)450℃左(zuo)右回火(huo)(huo)，可保(bao)持硬(ying)度(du)在(zai)(zai)45~50HRC。
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼(gang)回(hui)火(huo)溫度(du)與硬(ying)度(du)之間(jian)的關系(xi)曲線見(jian)圖(tu)4-23~圖(tu)4-25。
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼按硬度(du)要求選定的回火溫度(du)范(fan)圍(wei)見(jian)表4-7。
這三(san)種(zhong)鋼(gang)(gang)的(de)(de)回火冷(leng)卻(que)一般采(cai)用(yong)空(kong)冷(leng)，如果對韌性(xing)有更高(gao)的(de)(de)要求時，也可(ke)采(cai)用(yong)油(you)冷(leng)卻(que)，特別是(shi)2Cr13鋼(gang)(gang)油(you)冷(leng)比空(kong)冷(leng)的(de)(de)韌性(xing)有較大幅度的(de)(de)提高(gao)。
四、熱處理時(shi)需要注意的一(yi)些(xie)問題(ti)
1. 1Cr13(ZG1Cr13)鋼成分中碳含(han)量的控(kong)制問(wen)題
在一(yi)些不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)相關(guan)標(biao)準(zhun)中，對1Cr13(ZG1Cr13)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)含(han)(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)(liang)標(biao)注為(wei)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)大于0.15%,這(zhe)(zhe)種對碳量(liang)(liang)(liang)(liang)無下限(xian)的(de)(de)(de)控制(zhi)為(wei)實際(ji)生產(chan)帶來了(le)麻(ma)煩(fan)，主要反映在熱處(chu)理和熱處(chu)理質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)上。眾(zhong)所周知，碳與(yu)硫、磷(lin)(lin)等(deng)有(you)害元素(su)(su)(su)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)，硫、磷(lin)(lin)控制(zhi)得越(yue)低(di)(di)(di)越(yue)好，而(er)碳在馬氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)雙重作用(yong)(yong)決定(ding)了(le)其(qi)(qi)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)應有(you)上限(xian)和下限(xian)控制(zhi)，否則將滿足(zu)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)了(le)使用(yong)(yong)要求(qiu)。當(dang)1Cr13(ZG1Cr13)中的(de)(de)(de)含(han)(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)(liang)低(di)(di)(di)于0.09%,而(er)鉻又是(shi)標(biao)準(zhun)中的(de)(de)(de)中、上限(xian)時，組織中會(hui)存在較多量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)，這(zhe)(zhe)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)僅保證(zheng)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)了(le)熱處(chu)理后的(de)(de)(de)機械性能，韌(ren)性很(hen)差，還會(hui)對復雜零件的(de)(de)(de)鑄(zhu)造(zao)生產(chan)產(chan)生不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)利(li)作用(yong)(yong)。在工廠(chang)鑄(zhu)造(zao)生產(chan)的(de)(de)(de)ZG1Cr13葉(xie)輪(lun)(lun)中，就多次出現過(guo)因碳含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)低(di)(di)(di)而(er)造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)問(wen)題。比如，有(you)一(yi)批ZG1Cr13泵葉(xie)輪(lun)(lun)經(jing)調質(zhi)熱處(chu)理后，機械性能達(da)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)到指標(biao)，特別(bie)是(shi)沖(chong)擊韌(ren)性很(hen)低(di)(di)(di)，而(er)且在葉(xie)輪(lun)(lun)開(kai)口(kou)部(bu)位(wei)葉(xie)片與(yu)蓋板相連接處(chu)根部(bu)產(chan)生裂(lie)紋(wen)，經(jing)過(guo)金相分析，組織中含(han)(han)(han)有(you)近20%左右的(de)(de)(de)塊(kuai)狀鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)，裂(lie)紋(wen)恰(qia)恰(qia)起源于鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)塊(kuai)處(chu)，這(zhe)(zhe)是(shi)因為(wei)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)強度低(di)(di)(di)于基體(ti)(ti)組織，在鑄(zhu)造(zao)和熱處(chu)理應力的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)下，成(cheng)為(wei)薄弱點而(er)產(chan)生裂(lie)紋(wen)。后經(jing)對這(zhe)(zhe)批鑄(zhu)件成(cheng)分復查(cha)，其(qi)(qi)含(han)(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)(liang)只達(da)0.07%,鉻為(wei)13.58%,硅為(wei)0.8%,正是(shi)由于碳含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)過(guo)低(di)(di)(di)而(er)鉻、硅偏上限(xian)，致(zhi)使鋼(gang)(gang)組織中產(chan)生了(le)大量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)，并導(dao)致(zhi)性能降低(di)(di)(di)和產(chan)生鑄(zhu)造(zao)裂(lie)紋(wen)。熱處(chu)理裂(lie)紋(wen)。后將鑄(zhu)造(zao)葉(xie)輪(lun)(lun)ZG1Cr13的(de)(de)(de)含(han)(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)(liang)控制(zhi)為(wei)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)低(di)(di)(di)于0.10%,最(zui)佳控制(zhi)范(fan)圍為(wei)0.12%~0.14%,再沒發生過(guo)同(tong)類質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)問(wen)題。
2. 回火脆(cui)性問題
關(guan)于(yu)Cr13型(xing)馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)回火(huo)脆(cui)性問(wen)題還缺(que)乏系統的(de)(de)研(yan)究，一般(ban)認為(wei)其存在回火(huo)脆(cui)性，特別是(shi)2Cr13鋼(gang)(gang)回火(huo)脆(cui)性更敏感一些。這幾(ji)種鋼(gang)(gang)應(ying)(ying)用(yong)于(yu)制造機械構件時，常在調質狀態下(xia)使用(yong)，對(dui)第(di)二類回火(huo)脆(cui)性尤(you)應(ying)(ying)注意，當要(yao)求有(you)高(gao)韌性時，回火(huo)時應(ying)(ying)采用(yong)油(you)冷。表4-8顯示了(le)不(bu)同(tong)回火(huo)冷卻方法對(dui)2Cr13鋼(gang)(gang)沖擊韌性的(de)(de)影響(xiang)。
3. 3Cr13 鋼淬火裂紋問題
在馬氏(shi)體不銹鋼中，3Cr13鋼的含碳量較高(gao)，淬(cui)(cui)火冷(leng)卻，特別是油冷(leng)時會產生(sheng)較大的淬(cui)(cui)火應(ying)力(li)，其馬氏(shi)體轉變(bian)溫度又低(di)，易產生(sheng)淬(cui)(cui)火裂紋。所(suo)以(yi)，3Cr13鋼淬(cui)(cui)火時，應(ying)注意(yi)防(fang)止裂紋的發生(sheng)。可采取以(yi)下一些措施。
①. 盡量(liang)在粗加工后淬火
因(yin)為(wei)鍛造(zao)或軋制坯件(jian)的(de)表面可能存在細紋、劃痕等(deng)、將成為(wei)淬(cui)火應力(li)集中點和淬(cui)火裂紋的(de)誘因(yin)。如粗加工確實有困難，可用砂輪等(deng)工具磨掉表面缺陷。
②. 控制淬火(huo)加熱速度
這類鋼一般都是塑(su)性差(cha)、導熱(re)性不好。淬(cui)火(huo)加熱(re)速(su)度過快(kuai)，表面(mian)與心部溫差(cha)增大(da)，在(zai)表面(mian)層(ceng)已發生奧(ao)氏(shi)體轉變(bian)時，內(nei)(nei)層(ceng)還處(chu)于較(jiao)低溫度的低塑(su)性狀態，這樣，表面(mian)層(ceng)因奧(ao)氏(shi)轉變(bian)體積變(bian)小收(shou)縮(suo)，受到(dao)內(nei)(nei)層(ceng)制(zhi)約，產生拉(la)(la)應力(li)，當拉(la)(la)應力(li)超過材料破斷(duan)強度時，即產生裂(lie)紋。因此，可采用預熱(re)（500~700℃)或在(zai)低溫段控制(zhi)升(sheng)溫速(su)度不大(da)于80℃/h,800℃后再提高升(sheng)溫速(su)度等(deng)方法(fa)。
③. 控制淬火油(you)冷卻時的(de)工件出油(you)溫度。
這類材料因合金(jin)元素高，馬氏(shi)體(ti)轉變(bian)溫度(du)(du)又低(di)，如(ru)果淬(cui)(cui)火冷(leng)卻(que)時間長，會(hui)增(zeng)加(jia)淬(cui)(cui)火應(ying)力(li)而產(chan)生淬(cui)(cui)火裂(lie)紋(wen)，特(te)別是截面(mian)較大的(de)零件(jian)，有(you)時心(xin)部原始組(zu)織的(de)缺陷比表面(mian)嚴重，加(jia)大了淬(cui)(cui)火產(chan)生裂(lie)紋(wen)的(de)可(ke)能性(xing)。可(ke)適當減緩工件(jian)的(de)冷(leng)卻(que)速度(du)(du)。如(ru)控(kong)制工件(jian)出油時的(de)表面(mian)溫度(du)(du)，一般控(kong)制在馬氏(shi)體(ti)開始轉變(bian)溫度(du)(du)以下150~200℃,或表面(mian)溫度(du)(du)不高于50~80℃.對于大型工件(jian)，心(xin)部溫度(du)(du)較高，熱量還會(hui)向表面(mian)傳遞，可(ke)采用油－空氣－油－空氣交替(ti)冷(leng)卻(que)的(de)方式，以減緩淬(cui)(cui)火應(ying)力(li)。
在(zai)高碳馬氏(shi)體(ti)鋼油淬火(huo)(huo)冷(leng)卻時(shi)，還應(ying)注(zhu)意的(de)一個問題是適當控制油的(de)攪動速度。在(zai)保證(zheng)油溫(wen)不大(da)于80℃和(he)不發(fa)生火(huo)(huo)災的(de)條件下，不必盲目追(zhui)求和(he)加(jia)大(da)油的(de)冷(leng)卻效果，試驗研究表明機械油在(zai)特別劇烈攪動時(shi)的(de)淬火(huo)(huo)冷(leng)卻能力會(hui)接(jie)近水的(de)淬火(huo)(huo)冷(leng)卻能力，這對馬氏(shi)體(ti)不銹鋼來說是很(hen)危險的(de)。這種情況也是有過教訓的(de)。
④. 淬火(huo)后及(ji)時回火(huo)
馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)在(zai)(zai)淬(cui)火(huo)(huo)(huo)冷卻結束后，心部還(huan)會繼續(xu)發生(sheng)馬(ma)氏(shi)體(ti)轉變，不斷增(zeng)加淬(cui)火(huo)(huo)(huo)應(ying)(ying)(ying)力，工(gong)(gong)件在(zai)(zai)放置(zhi)過(guo)程中(zhong)(zhong)，淬(cui)火(huo)(huo)(huo)應(ying)(ying)(ying)力也會改(gai)變其(qi)分布方(fang)式(shi)，形成新(xin)的(de)應(ying)(ying)(ying)力集中(zhong)(zhong)點，這都可能使淬(cui)火(huo)(huo)(huo)工(gong)(gong)件在(zai)(zai)放置(zhi)過(guo)程中(zhong)(zhong)發生(sheng)開(kai)裂，所以，這類鋼(gang)淬(cui)火(huo)(huo)(huo)后應(ying)(ying)(ying)及時(shi)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)。工(gong)(gong)件冷卻到室溫(wen)或(huo)用手可長(chang)期(qi)觸及的(de)溫(wen)度時(shi)即可回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)。淬(cui)火(huo)(huo)(huo)后最(zui)多不要(yao)超過(guo)8小時(shi)應(ying)(ying)(ying)進行回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)，尤其(qi)在(zai)(zai)北方(fang)冬(dong)季更應(ying)(ying)(ying)注意這一(yi)問(wen)題。曾經發生(sheng)過(guo)這類事故，在(zai)(zai)對一(yi)批馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)泵軸(zhou)淬(cui)火(huo)(huo)(huo)后，因設備(bei)不足，未能及時(shi)回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)，又恰(qia)逢冬(dong)天(tian)，氣溫(wen)較低(di)，淬(cui)火(huo)(huo)(huo)后放置(zhi)15小時(shi),結果這批軸(zhou)全(quan)部開(kai)裂報廢。
