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(huo)
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(tui)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。
完全退(tui)火可改善鋼材(cai)鍛造(zao)、軋制、鑄造(zao)等加(jia)工后可能存在的不良(liang)組(zu)織，并為以后淬火、回火熱處理提供(gong)良(liang)好的組(zu)織保證；可以完全消除(chu)各種(zhong)應力，降低硬度，便于加(jia)工。
鍛(duan)軋態的1Cr13不(bu)(bu)銹鋼、2Cr13不(bu)(bu)銹鋼、3Cr13不(bu)(bu)銹鋼經完全退火后，硬度分別不(bu)(bu)大(da)于150HB,180HB和(he)210HB.
一些對機械(xie)性能、耐腐(fu)蝕(shi)性能要求不(bu)高的零部件可(ke)以(yi)在完全退火狀態下使用。
2. 等(deng)溫退火
等(deng)溫退火(huo)是把鋼(gang)加熱到(dao)奧(ao)氏體化溫度（一般采用850~880℃),也可(ke)以將鋼(gang)材鍛造或鑄(zhu)造后冷(leng)卻到(dao)這一溫度區間，充(chong)分保溫，再冷(leng)卻到(dao)該鋼(gang)奧(ao)氏體轉(zhuan)變(bian)最(zui)快的溫度范圍（俗稱轉(zhuan)變(bian)曲(qu)線的鼻子部分，為700~740℃)充(chong)分保溫，使奧(ao)氏體充(chong)分轉(zhuan)變(bian)后空冷(leng)。
等溫退火(huo)可以起(qi)到(dao)完(wan)全退火(huo)的(de)作用(yong)，而(er)且(qie)比(bi)完(wan)全退火(huo)縮短了占用(yong)加熱爐的(de)時間，提高了效率(lv)。
在(zai)工(gong)作實踐中(zhong)還發現，這類馬氏體(ti)不(bu)銹鋼的等(deng)溫退火對改善不(bu)良的鍛(duan)造組織，提高(gao)淬(cui)火、回火后的力學性(xing)能，特別是提高(gao)沖擊韌性(xing)有(you)著特殊的作用。
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)非(fei)平衡組織(zhi)再次(ci)加(jia)熱，發生(sheng)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)轉變時，新相可(ke)(ke)(ke)能生(sheng)成(cheng)球形奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)，也可(ke)(ke)(ke)能生(sheng)成(cheng)針形奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)，或(huo)者同(tong)時生(sheng)成(cheng)兩(liang)種奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)。如果(guo)轉變產(chan)物以針形奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)為主，則在(zai)加(jia)熱轉變完成(cheng)后，鍛后得(de)到的(de)粗大(da)的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)晶粒組織(zhi)會(hui)得(de)到恢復(fu)并造成(cheng)組織(zhi)遺傳。可(ke)(ke)(ke)想(xiang)而知，這種具有(you)粗大(da)的(de)或(huo)不(bu)均勻(yun)的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)，在(zai)淬火(huo)冷卻時必(bi)然(ran)得(de)到粗大(da)的(de)或(huo)不(bu)均勻(yun)的(de)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)組織(zhi)，經回火(huo)后，獲(huo)得(de)不(bu)均勻(yun)索氏(shi)(shi)(shi)體(ti)組織(zhi)，這必(bi)將引(yin)起力學性(xing)能，特(te)別是沖擊韌性(xing)的(de)降低。
基于這種(zhong)分(fen)析，我們(men)將這批泵軸重新進行(xing)了(le)等(deng)溫退火(huo)處理，獲(huo)得了(le)鐵素體和碳化物(wu)的平衡組織(zhi)。
經等溫退火(huo)(huo)(huo)(huo)的泵軸再用原淬火(huo)(huo)(huo)(huo)、回火(huo)(huo)(huo)(huo)工藝處理后(hou)（（970±10)℃加熱(re)保(bao)溫后(hou)油(you)(you)冷，（685±10)℃加熱(re)保(bao)溫后(hou)油(you)(you)冷），力(li)學性能完(wan)全達到技術要求，實檢性能：Rm為(wei)(wei)790N/m㎡;R0.2為(wei)(wei)660N/m㎡;A為(wei)(wei)22%;Z為(wei)(wei)66%;Av,三個試樣分別(bie)為(wei)(wei)79.0J、74J和74J,平均(jun)為(wei)(wei)75.7J.未(wei)經等溫退火(huo)(huo)(huo)(huo)的淬火(huo)(huo)(huo)(huo)、回火(huo)(huo)(huo)(huo)組(zu)織(zhi)和經等溫退火(huo)(huo)(huo)(huo)后(hou)的淬火(huo)(huo)(huo)(huo)、回火(huo)(huo)(huo)(huo)組(zu)織(zhi)分別(bie)是圖(tu)4-11和圖(tu)4-12。
3. 低溫退(tui)火
馬氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)低(di)溫(wen)(wen)退(tui)(tui)火，有(you)的稱高溫(wen)(wen)回火（嚴格(ge)從定義上來講和作用目的方面看，稱高溫(wen)(wen)回火是不(bu)準(zhun)確(que)的），是把鋼(gang)加熱到Ac1溫(wen)(wen)度(du)以(yi)上（有(you)時略低(di)于(yu)Ac1溫(wen)(wen)度(du)）至(zhi)A3溫(wen)(wen)度(du)以(yi)下(xia)，保溫(wen)(wen)后爐冷(leng)或空冷(leng)。這種退(tui)(tui)火可以(yi)使鋼(gang)軟化，便于(yu)加工和消除應力。對(dui)于(yu)改(gai)善組織的作用遠(yuan)不(bu)如完全(quan)退(tui)(tui)火和等溫(wen)(wen)退(tui)(tui)火。
低(di)溫退火(huo)一般用于較小的鑄件、鍛件或(huo)以后還(huan)(huan)經淬火(huo)、回火(huo)熱處理的零(ling)部件。較大的鑄件、鍛件及應(ying)力(li)很(hen)大的零(ling)部件毛坯，還(huan)(huan)是采用完(wan)全退火(huo)或(huo)等溫退火(huo)為好(hao)。
1Cr13不銹鋼、2Cr13不銹鋼、3Cr13不銹鋼低溫退火溫度為740~780℃,如果以消除應力為主(zhu)要(yao)目的，可(ke)以降低加熱溫度至(zhi)(zhi)700℃左右。保溫后(hou)一般爐冷(leng)至(zhi)(zhi)500℃以下出爐空冷(leng)。
低(di)溫退火后的硬(ying)度(du)一般高于完全退火后的硬(ying)度(du)30~40HB,依含(han)碳量(liang)不(bu)同，可保持(chi)在(zai)180~230HB.當然，低(di)溫退火選擇的溫度(du)越(yue)高，硬(ying)度(du)越(yue)低(di)。圖(tu)4-13和(he)圖(tu)4-14分別顯(xian)示了(le)1Cr13不(bu)銹鋼低(di)溫退火和(he)完全退火加熱溫度(du)、保溫時間(jian)與硬(ying)度(du)的關(guan)系及低(di)溫退火與完全退火后的硬(ying)度(du)差異。
1Cr13、2Cr13 鋼(gang)和3Cr13鋼(gang)完全退火后應保證(zheng)的(de)機械(xie)性能見(jian)(jian)表(biao)4-4,實測(ce)性能見(jian)(jian)表(biao)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(er)、淬火
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼(gang)淬火的主(zhu)要(yao)目的是要(yao)獲得(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)。即將其(qi)加熱(re)到A3以上的一個(ge)溫(wen)度范圍，使合金碳化(hua)物充(chong)分溶解，得(de)到碳與鉻較(jiao)均勻的奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)，然(ran)后(hou)，以適當的速度冷(leng)卻(que)下來(lai)，最(zui)終獲得(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)。
1. 淬火加(jia)熱
Cr13型馬氏(shi)體不(bu)銹鋼因含有(you)較高的(de)(de)(de)鉻(ge)含量，提高了相變點Ac3,又因大(da)量的(de)(de)(de)合(he)金(jin)碳(tan)化物的(de)(de)(de)存在(zai)，使(shi)組織中的(de)(de)(de)碳(tan)和鉻(ge)元素分(fen)布不(bu)均，其在(zai)加熱(re)過程中擴散速度(du)緩慢，所以，為使(shi)碳(tan)化物充分(fen)溶解，得到(dao)成(cheng)分(fen)比(bi)較均勻(yun)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體及冷(leng)卻之后得到(dao)有(you)足(zu)夠(gou)碳(tan)、鉻(ge)飽(bao)和度(du)的(de)(de)(de)均勻(yun)的(de)(de)(de)馬氏(shi)體組織，這類鋼的(de)(de)(de)淬(cui)火(huo)加熱(re)溫度(du)高于碳(tan)鋼和合(he)金(jin)結構(gou)鋼，即提高淬(cui)火(huo)加熱(re)溫度(du)并(bing)適(shi)當(dang)延長保(bao)溫時間。
該類鋼導熱性差(cha)，特(te)別是(shi)在較低(di)溫度(du)時，導熱性更差(cha)，為防(fang)止加熱過(guo)程中產生裂紋(wen)，保(bao)證零件(jian)的(de)內外溫差(cha)較小，在淬(cui)火(huo)加熱時應控制加熱速度(du)，或先(xian)行預熱。根據經驗，在750℃以前(qian)，升溫速度(du)應不大(da)于80℃/h。
1Cr13不(bu)銹(xiu)鋼、2Cr13不(bu)銹(xiu)鋼、3Cr13不(bu)銹(xiu)鋼，因它(ta)們的(de)含碳量(liang)不(bu)同，原始組織(zhi)存在差異，所(suo)以，各(ge)自的(de)淬(cui)火加(jia)熱溫(wen)度略有不(bu)同。
1Cr13不(bu)銹鋼由于含碳量(liang)較低(di)，加(jia)熱(re)到(dao)淬火(huo)溫度時，仍處于奧(ao)氏體和鐵(tie)素(su)體兩相(xiang)區的(de)邊緣部分(fen)，組(zu)織中會含有一定量(liang)的(de)鐵(tie)素(su)體，見圖4-15。
淬(cui)火冷(leng)卻后，這部分(fen)未(wei)溶鐵(tie)素體(ti)(ti)保留在(zai)(zai)淬(cui)火鋼組織(zhi)(zhi)中。鐵(tie)素體(ti)(ti)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)多少，首先與含碳量(liang)(liang)有關，見圖4-16.此(ci)外(wai)，鉻的(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)及鉬、硅的(de)(de)(de)(de)殘存量(liang)(liang)均產生影響。淬(cui)火鋼中鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)，對硬度、機械性(xing)能，尤其是沖擊韌性(xing)會產生不良影響，所以，在(zai)(zai)對有較高機械性(xing)能要求的(de)(de)(de)(de)零件選(xuan)用1Cr13鋼時，應特殊提(ti)出(chu)成分(fen)控(kong)制條件。生產實踐中發現(xian)，盡管1Cr13鋼成分(fen)都(dou)在(zai)(zai)標準的(de)(de)(de)(de)合格范(fan)圍內，但當實際含碳量(liang)(liang)低于(yu)(yu)(yu)0.11%,鉻量(liang)(liang)處于(yu)(yu)(yu)上限時（＞13%)組織(zhi)(zhi)中的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)含量(liang)(liang)可達到(dao)15%~20%,而實際含碳量(liang)(liang)控(kong)制在(zai)(zai)0.12%~0.15%,含鉻量(liang)(liang)在(zai)(zai)下限時（＜12%),則組織(zhi)(zhi)中的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)量(liang)(liang)可小于(yu)(yu)(yu)5%。
淬(cui)(cui)火加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度對組織中(zhong)(zhong)的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)含量也產生影響。從圖4-16可(ke)見，在(zai)(zai)成分一(yi)定時，加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度在(zai)(zai)950~1100℃區間(jian)內，鐵(tie)素(su)體(ti)量保(bao)持在(zai)(zai)較(jiao)低(di)范(fan)圍。隨著加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度升(sheng)高，鐵(tie)素(su)體(ti)量明(ming)顯增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)。所以，在(zai)(zai)材料標準(zhun)中(zhong)(zhong)推薦的(de)(de)1Cr13 鋼淬(cui)(cui)火加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度為(wei)950~1000℃,但在(zai)(zai)實際生產中(zhong)(zhong)，為(wei)保(bao)證碳及合金元素(su)的(de)(de)充分溶解，常取淬(cui)(cui)火加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度在(zai)(zai)1000~1050℃.更高的(de)(de)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度會引起(qi)組織中(zhong)(zhong)的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)量增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)及晶粒長大(da)。
2Cr13、3Cr13不(bu)銹鋼(gang)(gang)相對于1Cr13不(bu)銹鋼(gang)(gang)來說，有(you)更高(gao)的含(han)碳量，一(yi)般情況(kuang)下，淬(cui)(cui)火(huo)(huo)后組織中(zhong)不(bu)會存在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)，淬(cui)(cui)火(huo)(huo)加(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)(du)的確定主要是(shi)保(bao)證(zheng)鋼(gang)(gang)中(zhong)的碳化(hua)物能充分溶解于奧氏(shi)體(ti)中(zhong)，以保(bao)證(zheng)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)、回(hui)火(huo)(huo)后獲得理想(xiang)的機械性能和耐腐蝕性。實(shi)踐(jian)證(zheng)明，2Cr13、3Cr13鋼(gang)(gang)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)加(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)(du)選擇在(zai)980~1000℃且充分保(bao)溫(wen)(wen)即可，實(shi)際生(sheng)產(chan)中(zhong)的加(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)(du)略(lve)提高(gao)一(yi)些，2Cr13淬(cui)(cui)火(huo)(huo)加(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)(du)通常取(qu)1000~1030℃,而3Cr13鋼(gang)(gang)中(zhong)碳化(hua)物偏多，實(shi)際生(sheng)產(chan)中(zhong)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)加(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)(du)取(qu)1020~1050℃即可。
更高的淬火加(jia)熱溫度不宜(yi)采用(yong)，因為更高的溫度會引起奧氏(shi)體(ti)晶粒粗大，帶(dai)來(lai)不良(liang)作(zuo)用(yong)，見(jian)圖4-17。
淬(cui)火(huo)加(jia)熱溫度更高還會引起淬(cui)火(huo)硬度下降，見圖(tu)4-18,這主要是(shi)由于合金元素(su)和碳的(de)過(guo)分溶(rong)解，增(zeng)加(jia)了奧(ao)氏(shi)體(ti)的(de)穩定性，淬(cui)火(huo)后會存在(zai)較多的(de)殘留奧(ao)氏(shi)體(ti)的(de)原因。
2. 淬火冷卻
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼，由于(yu)較(jiao)高含鉻(ge)量的作用，使高溫奧氏體較(jiao)穩定，等溫轉變曲線右移。見(jian)圖4-19和圖4-20及圖4-9.在(zai)冷(leng)(leng)卻(que)過程中不易發生珠光體和貝氏體轉變，降低了臨界冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)，見(jian)圖4-21.在(zai)較(jiao)低的冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)條件下，即可進行馬氏體轉變，獲得馬氏體組織，采用空冷(leng)(leng)或(huo)油冷(leng)(leng)均可得到(dao)較(jiao)高的淬火硬度(du)。
但油冷卻比(bi)空氣冷卻的鋼在調質硬度(du)和(he)強度(du)相同的情況下(xia)，有更好的塑(su)性(xing)和(he)韌(ren)性(xing)。所(suo)以，在實(shi)際生產(chan)中，對于(yu)截面尺寸較(jiao)大的零件(jian)或對機械(xie)性(xing)能，尤其是塑(su)性(xing)和(he)韌(ren)性(xing)要求(qiu)較(jiao)高的零件(jian)，最好采用油冷，對于(yu)較(jiao)小零件(jian)和(he)形狀(zhuang)復雜，易產(chan)生淬火裂紋(wen)的零件(jian)可(ke)采用空冷。
1Cr13、2Cr13、3Cr13不銹鋼的臨界點(dian)（近(jin)似(si)值）見表4-6。
三、回火(huo)
1Cr13、2Cr13、3Cr13不銹鋼淬火冷卻(que)后(hou)，獲得以馬氏(shi)體(ti)為基體(ti)的組織，因其固溶了(le)碳，使(shi)晶格扭曲，存在(zai)較大的應(ying)力，組織不夠穩定，不能(neng)直接應(ying)用(yong)(yong)，淬火后(hou)必(bi)須經回火再使(shi)用(yong)(yong)。
這(zhe)三(san)種牌(pai)號的(de)(de)馬氏體(ti)不銹鋼普遍應用于制造(zao)機械(xie)構件，要求(qiu)具有(you)良好的(de)(de)綜合機械(xie)性能(neng)和一定的(de)(de)耐(nai)腐蝕性能(neng)，一般淬(cui)火后再(zai)經高溫回(hui)火，即調質(zhi)熱處理狀態(tai)下使用。回(hui)火溫度可(ke)根據強(qiang)韌(ren)性的(de)(de)要求(qiu)選定在(zai)550~750℃之(zhi)間，回(hui)火后的(de)(de)基體(ti)組織(zhi)為索氏體(ti)，有(you)的(de)(de)可(ke)能(neng)是保留淬(cui)火馬氏體(ti)位向的(de)(de)板(ban)條狀或粒(li)狀索氏體(ti)。1Cr13鋼回(hui)火組織(zhi)中還可(ke)能(neng)存在(zai)有(you)淬(cui)火加熱時未溶的(de)(de)鐵素體(ti)。見圖(tu)4-22。
對(dui)于3Cr13不銹(xiu)鋼(gang)，已屬于共(gong)析鋼(gang)，淬火(huo)(huo)后可獲(huo)得(de)很高(gao)的(de)(de)硬(ying)度(du)(du)，也(ye)常(chang)用于制(zhi)(zhi)造有高(gao)硬(ying)度(du)(du)，高(gao)耐磨性(xing)能(neng)要求的(de)(de)零部件(jian)，如軸套(tao)(tao)、擋套(tao)(tao)、密封環等(deng)。這時可采用較低(di)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)回(hui)(hui)火(huo)(huo)或者表(biao)面淬火(huo)(huo)后低(di)溫(wen)回(hui)(hui)火(huo)(huo)，依(yi)據(ju)對(dui)使用硬(ying)度(du)(du)的(de)(de)要求，回(hui)(hui)火(huo)(huo)溫(wen)度(du)(du)確定在200~350℃之間，可獲(huo)得(de)40~55HRC的(de)(de)硬(ying)度(du)(du)。而400~550℃之間的(de)(de)回(hui)(hui)火(huo)(huo)，由(you)于組織中會(hui)析出彌散度(du)(du)很高(gao)的(de)(de)合金碳(tan)化物，耐腐蝕性(xing)降低(di)，并產生較大的(de)(de)脆(cui)性(xing)，所以(yi)一般(ban)不推薦采用，只有用其制(zhi)(zhi)作彈(dan)(dan)性(xing)元件(jian)時，才采用這一區間的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)回(hui)(hui)火(huo)(huo)，如3Cr13不銹(xiu)鋼(gang)用于制(zhi)(zhi)造彈(dan)(dan)簧時，淬火(huo)(huo)油冷后在450℃左右(you)回(hui)(hui)火(huo)(huo)，可保(bao)持硬(ying)度(du)(du)在45~50HRC。
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼回火溫度(du)(du)與硬度(du)(du)之間的關系曲(qu)線(xian)見圖4-23~圖4-25。
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼按硬度要求選定的(de)回火溫度范圍(wei)見表(biao)4-7。
這(zhe)三種(zhong)鋼的(de)回火冷(leng)(leng)(leng)卻一般(ban)采用空(kong)冷(leng)(leng)(leng)，如果(guo)對韌性(xing)有更高(gao)的(de)要求時，也(ye)可采用油冷(leng)(leng)(leng)卻，特別(bie)是2Cr13鋼油冷(leng)(leng)(leng)比空(kong)冷(leng)(leng)(leng)的(de)韌性(xing)有較大幅度的(de)提高(gao)。
四(si)、熱處理時需要注意的一些問題
1. 1Cr13(ZG1Cr13)鋼(gang)成(cheng)分(fen)中碳含量的控制問題
在(zai)(zai)一(yi)些不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)相關標準(zhun)中(zhong)，對(dui)1Cr13(ZG1Cr13)鋼的(de)(de)含(han)(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)標注為(wei)(wei)不(bu)(bu)大于0.15%,這種對(dui)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)無下限(xian)(xian)的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)為(wei)(wei)實際生(sheng)(sheng)產帶來了(le)麻煩，主要反映在(zai)(zai)熱處(chu)(chu)理(li)和熱處(chu)(chu)理(li)質量(liang)(liang)上。眾所周知，碳(tan)(tan)與硫、磷(lin)等有(you)(you)害元素(su)(su)不(bu)(bu)同，硫、磷(lin)控(kong)(kong)制(zhi)得越低(di)越好，而(er)(er)碳(tan)(tan)在(zai)(zai)馬氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼中(zhong)的(de)(de)雙重作(zuo)用(yong)決(jue)定了(le)其含(han)(han)量(liang)(liang)應(ying)(ying)有(you)(you)上限(xian)(xian)和下限(xian)(xian)控(kong)(kong)制(zhi)，否(fou)則(ze)將(jiang)滿足(zu)不(bu)(bu)了(le)使用(yong)要求。當1Cr13(ZG1Cr13)中(zhong)的(de)(de)含(han)(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)低(di)于0.09%,而(er)(er)鉻(ge)又是標準(zhun)中(zhong)的(de)(de)中(zhong)、上限(xian)(xian)時，組織(zhi)中(zhong)會存(cun)在(zai)(zai)較多(duo)(duo)量(liang)(liang)的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)，這不(bu)(bu)僅保證不(bu)(bu)了(le)熱處(chu)(chu)理(li)后(hou)(hou)的(de)(de)機械性能(neng)，韌(ren)性很(hen)差，還(huan)會對(dui)復(fu)(fu)雜零件(jian)的(de)(de)鑄造(zao)生(sheng)(sheng)產產生(sheng)(sheng)不(bu)(bu)利作(zuo)用(yong)。在(zai)(zai)工廠鑄造(zao)生(sheng)(sheng)產的(de)(de)ZG1Cr13葉輪中(zhong)，就多(duo)(duo)次出現過(guo)(guo)因碳(tan)(tan)含(han)(han)量(liang)(liang)低(di)而(er)(er)造(zao)成的(de)(de)質量(liang)(liang)問(wen)題(ti)。比(bi)如(ru)，有(you)(you)一(yi)批(pi)ZG1Cr13泵葉輪經(jing)調質熱處(chu)(chu)理(li)后(hou)(hou)，機械性能(neng)達不(bu)(bu)到指標，特別是沖擊韌(ren)性很(hen)低(di)，而(er)(er)且(qie)在(zai)(zai)葉輪開口部(bu)位葉片(pian)與蓋板相連接處(chu)(chu)根(gen)部(bu)產生(sheng)(sheng)裂紋，經(jing)過(guo)(guo)金(jin)相分(fen)析，組織(zhi)中(zhong)含(han)(han)有(you)(you)近20%左(zuo)右的(de)(de)塊狀鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)，裂紋恰恰起源于鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)塊處(chu)(chu)，這是因為(wei)(wei)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)強度低(di)于基體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)，在(zai)(zai)鑄造(zao)和熱處(chu)(chu)理(li)應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)作(zuo)用(yong)下，成為(wei)(wei)薄(bo)弱點(dian)而(er)(er)產生(sheng)(sheng)裂紋。后(hou)(hou)經(jing)對(dui)這批(pi)鑄件(jian)成分(fen)復(fu)(fu)查，其含(han)(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)只達0.07%,鉻(ge)為(wei)(wei)13.58%,硅為(wei)(wei)0.8%,正是由于碳(tan)(tan)含(han)(han)量(liang)(liang)過(guo)(guo)低(di)而(er)(er)鉻(ge)、硅偏上限(xian)(xian)，致(zhi)使鋼組織(zhi)中(zhong)產生(sheng)(sheng)了(le)大量(liang)(liang)的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)，并導(dao)致(zhi)性能(neng)降低(di)和產生(sheng)(sheng)鑄造(zao)裂紋。熱處(chu)(chu)理(li)裂紋。后(hou)(hou)將(jiang)鑄造(zao)葉輪ZG1Cr13的(de)(de)含(han)(han)碳(tan)(tan)量(liang)(liang)控(kong)(kong)制(zhi)為(wei)(wei)不(bu)(bu)低(di)于0.10%,最(zui)佳控(kong)(kong)制(zhi)范圍為(wei)(wei)0.12%~0.14%,再沒(mei)發生(sheng)(sheng)過(guo)(guo)同類質量(liang)(liang)問(wen)題(ti)。
2. 回火脆性問題
關于Cr13型馬氏體不銹鋼(gang)的回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)問題還缺乏(fa)系(xi)統的研究，一般(ban)認為其存在回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)，特別是2Cr13鋼(gang)回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)更敏(min)感一些。這幾種鋼(gang)應用(yong)于制造機械(xie)構(gou)件時，常在調質狀態下使用(yong)，對第(di)二(er)類(lei)回(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)尤應注意，當(dang)要(yao)求(qiu)有高韌(ren)性(xing)(xing)(xing)時，回(hui)(hui)火(huo)時應采用(yong)油冷。表4-8顯示了不同回(hui)(hui)火(huo)冷卻方法對2Cr13鋼(gang)沖擊韌(ren)性(xing)(xing)(xing)的影響(xiang)。
3. 3Cr13 鋼淬火裂紋問題(ti)
在(zai)馬氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)中，3Cr13鋼(gang)的含(han)碳(tan)量(liang)較高，淬火冷卻，特別是油冷時會產生較大的淬火應力(li)，其馬氏(shi)體轉(zhuan)變溫度又(you)低，易產生淬火裂紋。所以，3Cr13鋼(gang)淬火時，應注意防止裂紋的發生。可采取以下一(yi)些(xie)措施。
①. 盡量在粗加工后淬火
因為鍛造或軋制坯件的表面可能(neng)存在細紋(wen)、劃(hua)痕等、將成為淬(cui)火(huo)應力集中點和淬(cui)火(huo)裂(lie)紋(wen)的誘因。如(ru)粗加工確實有困(kun)難，可用砂(sha)輪等工具磨(mo)掉(diao)表面缺陷。
②. 控制淬火加(jia)熱速度
這(zhe)類鋼一(yi)般都是塑性(xing)差、導熱(re)性(xing)不好。淬火加熱(re)速(su)度過快，表面與心部溫(wen)(wen)差增大，在(zai)表面層已發生奧氏(shi)體(ti)轉變時，內層還處于(yu)(yu)較(jiao)低(di)溫(wen)(wen)度的低(di)塑性(xing)狀態(tai)，這(zhe)樣，表面層因奧氏(shi)轉變體(ti)積變小收縮，受到內層制約(yue)，產生拉應力，當(dang)拉應力超過材料破斷強度時，即(ji)產生裂紋。因此，可采用預熱(re)（500~700℃)或在(zai)低(di)溫(wen)(wen)段控制升溫(wen)(wen)速(su)度不大于(yu)(yu)80℃/h,800℃后再(zai)提高(gao)升溫(wen)(wen)速(su)度等方(fang)法。
③. 控(kong)制淬(cui)火油(you)冷卻(que)時(shi)的工(gong)件出(chu)油(you)溫度。
這類材料因合金元素高，馬(ma)氏體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度又低，如果淬火(huo)(huo)冷(leng)卻時間長，會(hui)增加(jia)淬火(huo)(huo)應力而產(chan)生淬火(huo)(huo)裂紋，特別是(shi)截面(mian)較(jiao)大(da)(da)的(de)零(ling)件(jian)，有(you)時心部原始組(zu)織(zhi)的(de)缺陷比表面(mian)嚴(yan)重，加(jia)大(da)(da)了淬火(huo)(huo)產(chan)生裂紋的(de)可能性(xing)。可適當減(jian)緩(huan)工件(jian)的(de)冷(leng)卻速度。如控制工件(jian)出油(you)時的(de)表面(mian)溫(wen)度，一般控制在馬(ma)氏體(ti)(ti)開始轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度以下150~200℃,或表面(mian)溫(wen)度不高于50~80℃.對(dui)于大(da)(da)型工件(jian)，心部溫(wen)度較(jiao)高，熱量還會(hui)向表面(mian)傳遞(di)，可采用油(you)－空氣(qi)－油(you)－空氣(qi)交替冷(leng)卻的(de)方式，以減(jian)緩(huan)淬火(huo)(huo)應力。
在(zai)(zai)高碳(tan)馬氏體(ti)鋼(gang)油(you)淬(cui)火(huo)冷卻(que)時(shi)，還(huan)應注意(yi)的(de)(de)一(yi)個問(wen)題是適(shi)當控制油(you)的(de)(de)攪(jiao)動速度。在(zai)(zai)保證油(you)溫不(bu)大(da)于80℃和(he)不(bu)發生火(huo)災的(de)(de)條件(jian)下，不(bu)必盲(mang)目追求和(he)加(jia)大(da)油(you)的(de)(de)冷卻(que)效果(guo)，試(shi)驗(yan)研究表明機械油(you)在(zai)(zai)特別劇烈攪(jiao)動時(shi)的(de)(de)淬(cui)火(huo)冷卻(que)能(neng)力(li)會接近水的(de)(de)淬(cui)火(huo)冷卻(que)能(neng)力(li)，這對馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)來說是很(hen)危險的(de)(de)。這種情況也是有過教訓的(de)(de)。
④. 淬(cui)火后及時回(hui)火
馬(ma)氏(shi)體不(bu)銹鋼在(zai)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)冷(leng)卻結束后，心部(bu)還(huan)會繼續(xu)發生(sheng)馬(ma)氏(shi)體轉變，不(bu)斷增加淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)應(ying)(ying)力(li)，工(gong)件在(zai)放(fang)置(zhi)過(guo)(guo)程中，淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)應(ying)(ying)力(li)也會改變其分布(bu)方(fang)(fang)式，形(xing)成新的應(ying)(ying)力(li)集中點，這(zhe)都可能使(shi)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)工(gong)件在(zai)放(fang)置(zhi)過(guo)(guo)程中發生(sheng)開裂，所以，這(zhe)類鋼淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)后應(ying)(ying)及(ji)時(shi)(shi)回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)。工(gong)件冷(leng)卻到(dao)室溫或(huo)用手可長期觸及(ji)的溫度時(shi)(shi)即(ji)可回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)。淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)后最(zui)多不(bu)要超過(guo)(guo)8小時(shi)(shi)應(ying)(ying)進行回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)，尤其在(zai)北方(fang)(fang)冬季更應(ying)(ying)注(zhu)意這(zhe)一(yi)問題。曾(ceng)經發生(sheng)過(guo)(guo)這(zhe)類事故，在(zai)對一(yi)批(pi)馬(ma)氏(shi)體不(bu)銹鋼泵軸淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)后，因設備(bei)不(bu)足，未能及(ji)時(shi)(shi)回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)，又(you)恰逢冬天，氣溫較低，淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)后放(fang)置(zhi)15小時(shi)(shi),結果這(zhe)批(pi)軸全(quan)部(bu)開裂報廢。
