1Cr17Ni2(Cr17Ni2)馬氏體不銹鋼是在Cr17鐵素體不銹鋼基礎上,提高碳的含量并加入2%左右的鎳元素(通常含1.5%~2.5%鎳)發展起來的,具有較高的強度,并在氧化類酸、有機鹽水溶液中有良好的耐腐蝕性。1Cr17Ni2鋼可制成鍛件、軋件或鑄件使用。


 因(yin)1Cr17Ni2鋼(gang)組織(zhi)中常含有(you)一定量的δ鐵素體(ti),因(yin)此,有(you)的資料中將其(qi)列入馬氏體(ti)-鐵素體(ti)不銹鋼(gang)。見圖4-37。


圖 37.jpg



 在(zai)我國(guo)的(de)一些標準中,確定1Cr17Ni2不銹鋼的(de)抗(kang)拉強度指標較(jiao)高(gao)(gao),相(xiang)適應(ying)的(de)回火溫(wen)度推薦為275~350℃范(fan)圍。這在(zai)某種(zhong)程(cheng)度上限(xian)制了材料的(de)應(ying)用。為了滿足大(da)型結(jie)構(gou)件較(jiao)高(gao)(gao)塑韌性的(de)需要,也開(kai)始了對其進行高(gao)(gao)溫(wen)回火效果(guo)的(de)試驗研究和應(ying)用。


 1Cr17Ni2不(bu)銹(xiu)鋼(gang)熱處(chu)理(li)(li)后的(de)(de)(de)(de)組(zu)織中(zhong)(zhong),8鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)存在對(dui)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)能的(de)(de)(de)(de)影響很大(da)。為了(le)(le)保證1C-17Ni2鋼(gang)熱處(chu)理(li)(li)后能獲得良好的(de)(de)(de)(de)性(xing)能,應注意控制組(zu)織中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)含量。表4-16顯(xian)示了(le)(le)1Cr17Ni2鋼(gang)中(zhong)(zhong)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)含量對(dui)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)能的(de)(de)(de)(de)影響,從表4-16可見(jian),當(dang)1Cr17Ni2鋼(gang)組(zu)織中(zhong)(zhong)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)含量大(da)于15%以上時,強度、塑(su)性(xing)、韌(ren)性(xing)都下降,且含量越(yue)多,下降程度越(yue)明顯(xian)。所以,有關(guan)1Cr17Ni2鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)形成因麥和按制有法成為關(guan)注點。


表 16.jpg


 普遍認為,1Gr17Ni2不銹鋼中鐵素(su)體(ti)含量的多少主要和化學成分中碳、鉻、鎳各元素(su)之間(jian)的配比及其所經(jing)歷的熱(re)加工、熱(re)處(chu)理溫度(du)狀況(kuang)有關。


a. 化學成分的影響及(ji)控制


 在(zai)(zai)1Cr17Ni2鋼中,碳、鎳是(shi)(shi)穩(wen)定奧(ao)氏體(ti)的(de)元素,鉻是(shi)(shi)形成(cheng)(cheng)鐵(tie)素體(ti)的(de)元素,這幾(ji)種元素在(zai)(zai)這個鋼中對鐵(tie)素體(ti)量(liang)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)是(shi)(shi)敏感的(de)。有(you)資料表(biao)明,在(zai)(zai)1Cr17Ni2鋼成(cheng)(cheng)分規(gui)定的(de)范圍內的(de)上下(xia)限變動,都會對組織中的(de)鐵(tie)素體(ti)量(liang)產(chan)生影(ying)(ying)響(xiang)。見表(biao)4-17。


表 17.jpg


在(zai)實際生產中,用1Cr17Ni2不銹(xiu)鋼制造對(dui)性能(neng),特別是對(dui)塑韌性能(neng)有(you)較高(gao)要求(qiu)的(de)零件(jian)時,都需要對(dui)鋼的(de)實際化學成分(fen)提(ti)出控(kong)制要求(qiu),一般控(kong)制碳含(han)量0.14%~0.17%,鉻含(han)量16.00%~17.00%,鎳含(han)量2%~2.5%.再采用合適的(de)熱處(chu)理工(gong)藝,可保證組(zu)織(zhi)中的(de)鐵素體含(han)量小于10%。



b. 鍛、軋及(ji)熱(re)處理加熱(re)溫(wen)度的(de)影響及(ji)控制


 1Cr17Ni2不銹(xiu)鋼在鍛造、熱軋及熱處(chu)理等熱加工過程中,都(dou)要(yao)經(jing)過加熱,加熱溫度和保溫時間(jian)對組(zu)織(zhi)中的鐵素體量也有明(ming)顯的影響。


  圖(tu)4-4是 Cr17Ni2鋼(gang)(gang)的(de)(de)鐵碳合金(jin)狀態圖(tu),由圖(tu)可見,對給定成(cheng)分的(de)(de)1Cr17Ni2鋼(gang)(gang),當加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)到約(yue)1040℃時(shi)(shi),組織中(zhong)便產生(sheng)了較大(da)含量的(de)(de)鐵素體,隨(sui)著加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度的(de)(de)提高,鐵素體含量增加(jia)(jia)(jia)。圖(tu)4-38則更直觀(guan)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度和時(shi)(shi)間對1Cr17Ni2鋼(gang)(gang)地(di)看出加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度和保(bao)溫(wen)(wen)時(shi)(shi)間對1Cr17Ni2(0.18%C,0.4% Si, 0.7% Mn,16.0%Cr,1.9%Ni)鋼(gang)(gang)組織中(zhong)鐵素體量的(de)(de)影(ying)響情況(kuang)。加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)時(shi)(shi)產生(sheng)的(de)(de)高溫(wen)(wen)鐵素體冷(leng)卻后被保(bao)留下來。給鋼(gang)(gang)的(de)(de)性能帶來不利的(de)(de)作(zuo)用。因此(ci),在實際熱(re)(re)加(jia)(jia)(jia)工、熱(re)(re)處理生(sheng)產時(shi)(shi),要控制加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度,不宜(yi)過高。


圖 38.jpg


1Cr17Ni2鋼常見的熱處理工藝(yi)有退(tui)火(huo)和(he)淬火(huo)、回火(huo)。



1. 退(tui)火


 1Cr17Ni2不(bu)銹鋼因(yin)(yin)其含有高的(de)(de)(de)鉻和2%左右的(de)(de)(de)鎳元(yuan)素,高溫奧氏體更穩定(ding),自加(jia)熱溫度冷(leng)卻時不(bu)易(yi)發生珠光體轉變,材(cai)料不(bu)易(yi)軟(ruan)化(hua)。因(yin)(yin)此(ci),1Cr17Ni2鋼不(bu)宜采(cai)用(yong)完全(quan)退火(huo),只能用(yong)較(jiao)低溫度加(jia)熱,使材(cai)料得到一(yi)定(ding)程度的(de)(de)(de)軟(ruan)化(hua)。一(yi)般退火(huo)溫度選用(yong)680~750℃,保(bao)溫后(hou)(hou)爐(lu)冷(leng)到500℃以下出爐(lu)空冷(leng)。退火(huo)后(hou)(hou)硬(ying)度可達(da)250~280HB.為了進一(yi)步降低硬(ying)度,有的(de)(de)(de)推(tui)薦加(jia)熱750℃后(hou)(hou)空冷(leng),再加(jia)熱650℃爐(lu)冷(leng)的(de)(de)(de)二段(duan)退火(huo)或加(jia)熱700℃后(hou)(hou)保(bao)溫14小時以上的(de)(de)(de)退火(huo)方(fang)式。


  1Cr17Ni2不(bu)銹(xiu)鋼退火(huo)后的機(ji)械性能的一組(zu)實測(ce)數據如下(xia):Rp0.2, 588N/m㎡; Rm 784N/m㎡;A,22%;Z,61%。



2. 淬(cui)火(huo)


 為了防止1Cr17Ni2鋼(gang)熱處(chu)理后組織中有過量的(de)(de)鐵素體,淬(cui)火加熱溫度的(de)(de)確定(ding)原(yuan)則(ze)是(shi)在(zai)保證(zheng)碳化(hua)物充分(fen)溶解、奧氏體成(cheng)分(fen)基(ji)本均勻的(de)(de)條件下,采用較低的(de)(de)淬(cui)火加熱溫度,一般認為不宜超過1050℃,實際生(sheng)產中采用980~1020℃.加熱條件對1Cr17Ni2鋼(gang)鐵素體量的(de)(de)影響見圖4-38。


 有(you)的(de)試驗研究(jiu)明,當對化(hua)學成分(fen)進行特(te)殊控制,碳(tan)(tan)、鎳在上限,鉻在下(xia)限時,在成分(fen)上就保證了組織中不可(ke)能產生大量的(de)鐵素體,所(suo)以(yi),淬火(huo)加熱(re)溫度可(ke)取(qu)1030℃,以(yi)保證因碳(tan)(tan)是上限含量引起的(de)較多碳(tan)(tan)化(hua)物的(de)充分(fen)溶(rong)解。單件淬火(huo)加熱(re)保溫時間可(ke)按1~1.2min/mm考慮。


 加熱保溫后一般采用油冷卻淬火。



3. 回火(huo)


 按照我國相(xiang)關標(biao)準規定的性(xing)能(neng)標(biao)準(R≥1080N/m㎡、A≥10%、AkU>39J),采(cai)用(yong)(yong)275~350℃回火(huo)即可(ke)。作為結構件使用(yong)(yong)時,要求有更(geng)高的塑性(xing)和(he)韌性(xing),可(ke)采(cai)用(yong)(yong)620~700℃之間(jian)回火(huo)。回火(huo)可(ke)采(cai)用(yong)(yong)空冷(leng)或(huo)油冷(leng)。


 圖4-39是(shi)回火(huo)溫度對1Cr17Ni2鋼機械性能的(de)影響效果。


圖 39.jpg


 表4-18顯(xian)示了(le)1Cr17Ni2鋼在兩(liang)種回火溫度(du)下的機械性能實測值。


表 18.jpg



4. 熱處(chu)理時應注意的(de)問題


  a. 組織中鐵素體含量(liang)的控(kong)制問題(ti)


  前(qian)已(yi)述及,1Cr17Ni2鋼中(zhong)(zhong)鐵(tie)素體的(de)(de)(de)(de)存在,對機械性能有很(hen)大的(de)(de)(de)(de)影響(xiang),為了控制鐵(tie)素體的(de)(de)(de)(de)含量,單(dan)從熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)工(gong)序控制是有限的(de)(de)(de)(de),化(hua)學(xue)成(cheng)分及鍛、軋等熱(re)(re)加工(gong)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)是重要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de),而且(qie),一旦在這些環節(jie)中(zhong)(zhong)產生了大量鐵(tie)素體,特別是鐵(tie)素體的(de)(de)(de)(de)分布形態(tai)不(bu)好(hao)時,通過(guo)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)方(fang)法是很(hen)難改善的(de)(de)(de)(de),這種情況下的(de)(de)(de)(de)性能不(bu)合格又常常誤(wu)認為是熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)不(bu)當造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。因此(ci),對重要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)1Cr17Ni2零(ling)部件(jian),在熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)之前(qian),了解具體成(cheng)分和前(qian)期熱(re)(re)加工(gong)情況是必要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)。


  b. 淬(cui)火后的殘(can)留奧氏體受鎳元素的影(ying)響問題


1Cr17Ni2鋼的Ms點、Mf點下降,如(ru)果(guo)淬(cui)火溫度又選(xuan)擇得(de)較(jiao)(jiao)高,就增加了奧(ao)氏體(ti)中碳和(he)合金元素的溶解量,從而(er)提高了奧(ao)氏體(ti)的穩定性,使淬(cui)火后的鋼中存在較(jiao)(jiao)多(duo)的殘(can)留(liu)奧(ao)氏體(ti),回(hui)(hui)火后,特別是高溫回(hui)(hui)火后,殘(can)留(liu)奧(ao)氏體(ti)會有一部分發生(sheng)馬氏體(ti)轉變(bian),致使鋼的韌(ren)性下降。所以,采取正確的熱處(chu)理工藝,盡量減少淬(cui)火組織中的殘(can)留(liu)奧(ao)氏體(ti),是保證熱處(chu)理后具有良好(hao)性能的關鍵。


 c. 注意(yi)1Cr17Ni2 鋼(gang)熱(re)處理后再(zai)加熱(re)時的(de)脆化問(wen)題


 1Cr17Ni2不銹鋼制造的零部件,在熱處理后取得了合格的機械性能,但在以后的工序中可能還會有再加熱過程,如消除加工應力等,曾在實際工作中發現,淬火高溫回火后的1Cr17Ni2材料,在低回火溫度的某個溫度區間再加執時,會發生韌性降低的現象。


而且,這(zhe)個脆性(xing)降(jiang)(jiang)低的溫(wen)(wen)度(du)(du)區(qu)間(jian)(jian)與回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)曲線(xian)中顯示出的脆性(xing)降(jiang)(jiang)低(回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)脆性(xing)區(qu))溫(wen)(wen)度(du)(du)區(qu)間(jian)(jian)不(bu)盡一(yi)致。比如,將經過(guo)650℃回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)的1Cr17Ni2材(cai)料再經350~370℃加(jia)熱冷卻后,沖擊值會降(jiang)(jiang)低。而1Cr17Ni2鋼正常回(hui)(hui)火(huo)(huo)(huo)韌性(xing)下降(jiang)(jiang)溫(wen)(wen)度(du)(du)區(qu)間(jian)(jian)在(zai)500~560℃.見圖4-39。