半奧氏體沉淀硬化不銹鋼的馬氏體點較低,在固溶處理后,組織中通常會有大量的奧氏體保留下來,強度較低,時效處理后得不到理想的硬化效果。因此,在固溶處理后,應采取措施,將材料的馬氏體點提高,以保證在時效前基本上保持馬氏體基體組織。
半奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)提(ti)高馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)點(dian)和(he)增加馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)量(liang)的方法通常有調整處(chu)(chu)理(li)(li)(T處(chu)(chu)理(li)(li))、冷變形處(chu)(chu)理(li)(li)(C處(chu)(chu)理(li)(li))和(he)冷處(chu)(chu)理(li)(li)(R處(chu)(chu)理(li)(li))。所以,半奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)比馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)復雜一些。
0Cr17Ni7AI(PH17-7)是(shi)半奧(ao)氏(shi)體沉淀硬化(hua)不銹鋼的典(dian)型牌號,其化(hua)學成分見(jian)表(biao)5-4,標準規定的力學性能見(jian)表(biao)5-5。
0Cr17Ni7Al 中的沉淀硬化元素是鋁,在時效時,以(yi)鎳(nie)一部(bu)化合物析出的形式使鋼(gang)得到(dao)硬化。
0Cr17Ni7Al鋼(gang)的(de)熱處理(li)一般有三種組合方式。固(gu)溶(rong)處理(li)(A)-加(jia)工-調整處理(li)(T)-時效處理(li)(H).
固(gu)溶處理(li)(A)-加工-調整處理(li)(T)-冷處理(li)(R)-時效處理(li)(H).
固溶處(chu)理(A)-冷變形處(chu)理(C)-時(shi)效處(chu)理(H).
1. 固(gu)溶(rong)處理(li)
0Cr17Ni7Al鋼固(gu)溶處理的加熱溫度可選擇1040~1050℃,保溫后(hou)(hou)視情況空冷、油冷或水冷。處理后(hou)(hou)的組(zu)織基本是(shi)奧氏體組(zu)織,可能(neng)有少量鐵素(su)體,硬度很(hen)低,一般達200HB左右。強度低,但塑(su)性高(gao)。
固(gu)溶(rong)處理的(de)(de)溫度(du)準(zhun)確度(du)、均勻性及(ji)冷卻(que)效(xiao)果都會(hui)影響(xiang)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)最(zui)(zui)終處理效(xiao)果。0Cr17Ni7Al固(gu)溶(rong)處理后可(ke)能含有5%~10%的(de)(de)鐵(tie)素體,如果加熱(re)溫度(du)超(chao)高,鐵(tie)素體量就(jiu)會(hui)增多,特別(bie)是(shi)鋼中(zhong)含碳量低時(shi),鐵(tie)素體量的(de)(de)增加更明顯。如果超(chao)溫太多,材(cai)(cai)料(liao)過(guo)熱(re)而產(chan)(chan)生(sheng)過(guo)量鐵(tie)素體,在以后的(de)(de)處理中(zhong)很難(nan)消(xiao)除(chu),將直接影響(xiang)時(shi)效(xiao)后的(de)(de)處理質量。反之(zhi),如果固(gu)溶(rong)溫度(du)過(guo)低,材(cai)(cai)料(liao)M.點(dian)會(hui)上升,冷卻(que)后的(de)(de)組(zu)織中(zhong)可(ke)能會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)部分馬(ma)氏體,這不僅給(gei)下一(yi)步的(de)(de)成(cheng)型加工造成(cheng)困(kun)難(nan),還會(hui)因(yin)為(wei)這部分馬(ma)氏體過(guo)飽和碳及(ji)合金(jin)的(de)(de)量不足(zu),達不到理想的(de)(de)硬度(du),也會(hui)影響(xiang)最(zui)(zui)終的(de)(de)沉淀強化(hua)效(xiao)果,得不到理想的(de)(de)硬度(du)和強度(du),還影響(xiang)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)彈性,所(suo)以,對于用0Cr17Ni7Al制造的(de)(de)彈性件的(de)(de)熱(re)處理更應注意這一(yi)問(wen)題。
2. 調整處理
調(diao)整處理的作用是通過加(jia)熱使奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)中的合金(jin)碳化物析出(chu),降低奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的穩定性(xing),從而提高馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)溫(wen)度(du)(du),以保證奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)向馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)的轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian),調(diao)整加(jia)熱溫(wen)度(du)(du)不同(tong)(tong),對馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)溫(wen)度(du)(du)的改變(bian)(bian)程度(du)(du)也不同(tong)(tong),冷卻后(hou)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)量也不同(tong)(tong),從而反(fan)映(ying)出(chu)硬度(du)(du)上的差別。
目(mu)前(qian),0Cr17Ni7Al在實際生產(chan)中的調(diao)整處理(li)一般有兩(liang)種溫(wen)度選擇(ze)。
一種是當(dang)對鋼的(de)(de)強度要求(qiu)不高時,可采用760℃左右的(de)(de)溫度加熱,Ms點可提高到70℃左右,冷卻后,基體是馬氏(shi)體組(zu)織,馬氏(shi)體中的(de)(de)碳和合金(jin)元素有一定程(cheng)度的(de)(de)過(guo)飽和。然后再(zai)進行(xing)時效處理。
第二(er)種(zhong)情況是(shi)對鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)要求很高(gao)時,可采(cai)用960℃左(zuo)右的(de)(de)(de)(de)加熱溫(wen)(wen)(wen)度(du),此時鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)M.點在(zai)-70~-60℃,冷(leng)卻后(hou),基體(ti)(ti)是(shi)碳和(he)合金(jin)充分過飽和(he)的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti),然后(hou)應再(zai)進行一(yi)次 -73℃左(zuo)右的(de)(de)(de)(de)冷(leng)處(chu)(chu)理,得到(dao)馬氏(shi)體(ti)(ti)組織。這(zhe)種(zhong)馬氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)碳和(he)合金(jin)元素(su)的(de)(de)(de)(de)過飽和(he)程度(du)遠遠高(gao)于經760℃左(zuo)右溫(wen)(wen)(wen)度(du)調(diao)(diao)整得到(dao)的(de)(de)(de)(de)馬氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)碳和(he)合金(jin)元素(su)的(de)(de)(de)(de)過飽和(he)程度(du)。所以,高(gao)溫(wen)(wen)(wen)調(diao)(diao)整處(chu)(chu)理并經冷(leng)處(chu)(chu)理后(hou)得到(dao)的(de)(de)(de)(de)馬氏(shi)體(ti)(ti)基體(ti)(ti)強(qiang)度(du)高(gao),經時效后(hou),沉淀強(qiang)化(hua)的(de)(de)(de)(de)效果也(ye)大。有試驗數據表明,0Cr17Ni7Al 鋼(gang)經固(gu)溶 960℃調(diao)(diao)整、 -73℃冷(leng)處(chu)(chu)理時效處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)比(bi)固(gu)溶 -760℃調(diao)(diao)整-時效處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)能提高(gao)20%左(zuo)右。
調(diao)整處(chu)(chu)理的作用是調(diao)整M.點,調(diao)整處(chu)(chu)理溫度的準(zhun)確(que)程度對處(chu)(chu)理效果的影響相(xiang)似(si)于固溶處(chu)(chu)理。
0Cr17Ni7Al 經調整處理,Ms點上升50~90℃,而Mf點仍然是很低的,所以,為保證調整處理組織的更好轉變,調整處理時要保證充分的冷卻。
3. 冷處理
0Cr17Ni7Al冷處(chu)(chu)(chu)理的目的是(shi)(shi)使調整處(chu)(chu)(chu)理后還存(cun)在(zai)的奧氏(shi)體能(neng)繼續向(xiang)馬氏(shi)體轉變。冷處(chu)(chu)(chu)理一般采用-73℃,較長時(shi)間地(di)保(bao)持,通常保(bao)持8h以(yi)上(shang),以(yi)確保(bao)奧氏(shi)體的充(chong)分轉變。采用-73℃保(bao)溫(wen),是(shi)(shi)因為這個溫(wen)度(du)已經(jing)低(di)于(yu)經(jing)過調整處(chu)(chu)(chu)理(960℃左右調整)后的Ms 溫(wen)度(du)。由于(yu)是(shi)(shi)在(zai)極(ji)低(di)的溫(wen)度(du)下轉變,才需要有(you)較長的等溫(wen)保(bao)持時(shi)間。處(chu)(chu)(chu)理后再經(jing)時(shi)效處(chu)(chu)(chu)理,使材料獲得高的強度(du)和韌性配合的綜合機械性能(neng)。
為保證好(hao)的冷(leng)(leng)處(chu)(chu)理效果(guo),要注意在調整(zheng)處(chu)(chu)理后盡快(kuai)進(jin)行冷(leng)(leng)處(chu)(chu)理,最好(hao)不超過1小時,最多不要超過8小時,因(yin)為放置時間長了會促(cu)使(shi)奧氏體的穩定化,影響冷(leng)(leng)處(chu)(chu)理效果(guo)。
4. 冷變形處理
0Cr17Ni7Al鋼的冷(leng)變形(xing)加工(gong)處理(li),主要(yao)是指為獲得絲材、薄板(ban)材、帶材的冷(leng)加工(gong)變形(xing)過程。
冷(leng)加工(gong)變形(xing)度會影響Ma溫(wen)度,從而(er)影響獲得(de)的馬氏體量、最終反映在沉淀(dian)硬化(hua)(hua)(hua)后(hou)的硬度和(he)強度不同(tong)。有試驗研(yan)究表明(ming),冷(leng)變形(xing)加工(gong)量大于(yu)50%時,才會突(tu)顯強化(hua)(hua)(hua)作用。冷(leng)變形(xing)量越大,時效后(hou)沉淀(dian)強化(hua)(hua)(hua)的效果越明(ming)顯,見表5-6。
5. 時效處理
0Cr17Ni7Al 時(shi)效(xiao)(xiao)處理時(shi)的主要(yao)沉淀析出物是(shi)鎳-鋁金屬(shu)間化合物。時(shi)效(xiao)(xiao)溫度的確定主要(yao)是(shi)根據對性能的要(yao)求和時(shi)效(xiao)(xiao)處理前(qian)的經歷(li)程(cheng)序。目前(qian),通常使用的方式有以下幾種。
a. 固溶(rong)處理后采(cai)用760℃左右溫度調整處理,時(shi)效溫度采(cai)用560℃左右,空(kong)冷。
b. 固(gu)溶處(chu)理后采(cai)用960℃左(zuo)右(you)溫度調整(zheng)處(chu)理,再進行-73℃左(zuo)右(you)溫度冷處(chu)理,時效溫度采(cai)用510℃左(zuo)右(you),空(kong)冷。
c. 固溶處理后采用(yong)冷加(jia)工變形時(shi)(如冷拉絲、冷軋(ya)板等),時(shi)效溫度(du)采用(yong)490℃左右,空冷。
時(shi)(shi)效(xiao)處理的溫度控制(zhi)要(yao)更精確,最(zui)好控制(zhi)在(zai)工(gong)藝溫度±5℃范圍內,時(shi)(shi)效(xiao)保溫時(shi)(shi)間一(yi)般要(yao)比固溶保溫時(shi)(shi)間延長1~2倍。以保證沉淀相的充分析出。