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(ao)氏(shi)(shi)體(ti)沉(chen)淀硬化(hua)(hua)不(bu)銹鋼(gang)提高馬氏(shi)(shi)體(ti)點和增加馬氏(shi)(shi)體(ti)量的方法(fa)通常有調整處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(T處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li))、冷變形處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(C處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li))和冷處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(R處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li))。所以,半奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)沉(chen)淀硬化(hua)(hua)不(bu)銹鋼(gang)的熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)比馬氏(shi)(shi)體(ti)沉(chen)淀硬化(hua)(hua)不(bu)銹鋼(gang)熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)復(fu)雜一些。
0Cr17Ni7AI(PH17-7)是半奧氏(shi)體(ti)沉(chen)淀硬化(hua)不銹鋼的(de)典型牌號,其化(hua)學成(cheng)分見(jian)表5-4,標準規定(ding)的(de)力學性能見(jian)表5-5。
0Cr17Ni7Al 中的沉淀硬化(hua)元素是(shi)鋁,在時效(xiao)時,以鎳一部化(hua)合物(wu)析出(chu)的形式使鋼得到(dao)硬化(hua)。
0Cr17Ni7Al鋼的熱處理(li)(li)一般有三種(zhong)組合(he)方式。固溶處理(li)(li)(A)-加工-調整(zheng)處理(li)(li)(T)-時效處理(li)(li)(H).
固溶(rong)處(chu)理(li)(li)(A)-加工-調整處(chu)理(li)(li)(T)-冷(leng)處(chu)理(li)(li)(R)-時效處(chu)理(li)(li)(H).
固(gu)溶處理(A)-冷變形處理(C)-時效處理(H).
1. 固溶處(chu)理
0Cr17Ni7Al鋼固溶處(chu)理的(de)加熱溫度可選(xuan)擇1040~1050℃,保溫后(hou)視情況空冷、油冷或水冷。處(chu)理后(hou)的(de)組織基本是奧氏體組織,可能有少(shao)量鐵素(su)體,硬(ying)度很低,一(yi)般達200HB左右。強度低,但塑性高。
固(gu)(gu)溶(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)準確度(du)、均勻性及(ji)冷(leng)卻(que)效果(guo)都會(hui)影(ying)響材(cai)料的(de)(de)(de)最終(zhong)處(chu)理(li)效果(guo)。0Cr17Ni7Al固(gu)(gu)溶(rong)處(chu)理(li)后(hou)可(ke)(ke)能含有5%~10%的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體,如(ru)(ru)果(guo)加熱(re)溫(wen)(wen)度(du)超高,鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體量就會(hui)增多(duo),特別是鋼(gang)中含碳量低(di)時,鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體量的(de)(de)(de)增加更明顯(xian)。如(ru)(ru)果(guo)超溫(wen)(wen)太多(duo),材(cai)料過(guo)熱(re)而產生(sheng)過(guo)量鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體,在(zai)以(yi)(yi)后(hou)的(de)(de)(de)處(chu)理(li)中很(hen)難(nan)消除(chu),將(jiang)直接影(ying)響時效后(hou)的(de)(de)(de)處(chu)理(li)質量。反(fan)之,如(ru)(ru)果(guo)固(gu)(gu)溶(rong)溫(wen)(wen)度(du)過(guo)低(di),材(cai)料M.點會(hui)上升,冷(leng)卻(que)后(hou)的(de)(de)(de)組織中可(ke)(ke)能會(hui)產生(sheng)部(bu)分馬氏(shi)體,這(zhe)不(bu)僅給下(xia)一(yi)步(bu)的(de)(de)(de)成型加工(gong)造成困(kun)難(nan),還(huan)(huan)會(hui)因(yin)為這(zhe)部(bu)分馬氏(shi)體過(guo)飽和(he)碳及(ji)合金的(de)(de)(de)量不(bu)足,達不(bu)到理(li)想的(de)(de)(de)硬(ying)(ying)度(du),也會(hui)影(ying)響最終(zhong)的(de)(de)(de)沉淀強(qiang)化(hua)效果(guo),得(de)不(bu)到理(li)想的(de)(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)和(he)強(qiang)度(du),還(huan)(huan)影(ying)響材(cai)料的(de)(de)(de)彈性,所以(yi)(yi),對于用(yong)0Cr17Ni7Al制造的(de)(de)(de)彈性件的(de)(de)(de)熱(re)處(chu)理(li)更應注意這(zhe)一(yi)問題。
2. 調整(zheng)處理
調(diao)整處理的(de)(de)作用(yong)是通過加熱使奧(ao)(ao)氏(shi)體中的(de)(de)合金碳化物(wu)析出,降(jiang)低奧(ao)(ao)氏(shi)體的(de)(de)穩定性(xing),從而(er)(er)提高馬氏(shi)體轉變溫(wen)度(du),以保證奧(ao)(ao)氏(shi)體向馬氏(shi)體的(de)(de)轉變,調(diao)整加熱溫(wen)度(du)不同,對馬氏(shi)體轉變溫(wen)度(du)的(de)(de)改變程度(du)也(ye)不同,冷卻后馬氏(shi)體量(liang)也(ye)不同,從而(er)(er)反(fan)映出硬度(du)上的(de)(de)差別。
目前,0Cr17Ni7Al在實(shi)際生產(chan)中的調整處(chu)理一般(ban)有兩(liang)種溫度選擇(ze)。
一種是(shi)(shi)當對(dui)鋼的強度(du)要求不高時,可采用760℃左右的溫(wen)度(du)加熱,Ms點可提高到70℃左右,冷卻后,基體(ti)是(shi)(shi)馬氏(shi)體(ti)組(zu)織,馬氏(shi)體(ti)中的碳和合金元(yuan)素有一定程度(du)的過飽(bao)和。然后再(zai)進行時效處理。
第二種(zhong)情況是(shi)對鋼的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度要求很(hen)高(gao)時(shi)(shi)(shi)(shi),可(ke)采用960℃左(zuo)(zuo)右的(de)(de)(de)(de)加熱(re)溫度,此時(shi)(shi)(shi)(shi)鋼的(de)(de)(de)(de)M.點在-70~-60℃,冷(leng)(leng)卻(que)后(hou),基體(ti)是(shi)碳(tan)和(he)(he)(he)合(he)金充分過飽(bao)和(he)(he)(he)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti),然后(hou)應再進行一次 -73℃左(zuo)(zuo)右的(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)處理(li),得到(dao)馬氏體(ti)組織。這種(zhong)馬氏體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)和(he)(he)(he)合(he)金元素的(de)(de)(de)(de)過飽(bao)和(he)(he)(he)程(cheng)度遠遠高(gao)于經(jing)760℃左(zuo)(zuo)右溫度調(diao)(diao)(diao)整得到(dao)的(de)(de)(de)(de)馬氏體(ti)中(zhong)碳(tan)和(he)(he)(he)合(he)金元素的(de)(de)(de)(de)過飽(bao)和(he)(he)(he)程(cheng)度。所(suo)以(yi),高(gao)溫調(diao)(diao)(diao)整處理(li)并經(jing)冷(leng)(leng)處理(li)后(hou)得到(dao)的(de)(de)(de)(de)馬氏體(ti)基體(ti)強(qiang)(qiang)度高(gao),經(jing)時(shi)(shi)(shi)(shi)效后(hou),沉淀強(qiang)(qiang)化的(de)(de)(de)(de)效果也大。有試驗數據表明,0Cr17Ni7Al 鋼經(jing)固(gu)溶 960℃調(diao)(diao)(diao)整、 -73℃冷(leng)(leng)處理(li)時(shi)(shi)(shi)(shi)效處理(li)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度比固(gu)溶 -760℃調(diao)(diao)(diao)整-時(shi)(shi)(shi)(shi)效處理(li)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度能提高(gao)20%左(zuo)(zuo)右。
調(diao)整(zheng)處(chu)理(li)的(de)作(zuo)用是調(diao)整(zheng)M.點,調(diao)整(zheng)處(chu)理(li)溫度的(de)準確程(cheng)度對處(chu)理(li)效果(guo)的(de)影(ying)響相似于固溶處(chu)理(li)。
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(li)
0Cr17Ni7Al冷處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)使(shi)調(diao)(diao)整處(chu)(chu)理(li)后(hou)還存在的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)能(neng)繼(ji)續向(xiang)馬氏(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)(zhuan)變。冷處(chu)(chu)理(li)一般采用-73℃,較長時(shi)(shi)間地保持,通常保持8h以上,以確保奧氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)充分轉(zhuan)(zhuan)變。采用-73℃保溫(wen),是(shi)因為(wei)這個溫(wen)度已經(jing)(jing)低(di)(di)于(yu)(yu)經(jing)(jing)過調(diao)(diao)整處(chu)(chu)理(li)(960℃左右調(diao)(diao)整)后(hou)的(de)(de)Ms 溫(wen)度。由于(yu)(yu)是(shi)在極低(di)(di)的(de)(de)溫(wen)度下轉(zhuan)(zhuan)變,才需(xu)要有較長的(de)(de)等溫(wen)保持時(shi)(shi)間。處(chu)(chu)理(li)后(hou)再經(jing)(jing)時(shi)(shi)效處(chu)(chu)理(li),使(shi)材料(liao)獲得高的(de)(de)強度和韌(ren)性(xing)配合的(de)(de)綜合機械性(xing)能(neng)。
為保證好(hao)的冷(leng)處理(li)(li)效果(guo),要注意(yi)在調整處理(li)(li)后(hou)盡(jin)快進行冷(leng)處理(li)(li),最(zui)好(hao)不(bu)(bu)超過1小(xiao)時(shi),最(zui)多不(bu)(bu)要超過8小(xiao)時(shi),因為放置時(shi)間長(chang)了會促(cu)使奧氏體的穩定化(hua),影響(xiang)冷(leng)處理(li)(li)效果(guo)。
4. 冷變形處理
0Cr17Ni7Al鋼的冷變(bian)形加(jia)工處理,主要是指為獲得絲材、薄板材、帶材的冷加(jia)工變(bian)形過程。
冷(leng)加(jia)工(gong)(gong)變形(xing)度(du)會(hui)影響Ma溫度(du),從而影響獲(huo)得的馬氏體(ti)量(liang)、最(zui)終反(fan)映(ying)在沉淀硬化(hua)后的硬度(du)和強(qiang)度(du)不同(tong)。有試(shi)驗(yan)研究(jiu)表明,冷(leng)變形(xing)加(jia)工(gong)(gong)量(liang)大于50%時,才(cai)會(hui)突顯(xian)強(qiang)化(hua)作(zuo)用。冷(leng)變形(xing)量(liang)越大,時效后沉淀強(qiang)化(hua)的效果(guo)越明顯(xian),見表5-6。
5. 時效處理
0Cr17Ni7Al 時(shi)效處(chu)理時(shi)的(de)(de)主(zhu)要(yao)(yao)沉淀析出物(wu)是鎳-鋁金屬間化合物(wu)。時(shi)效溫度的(de)(de)確定(ding)主(zhu)要(yao)(yao)是根據對(dui)性(xing)能的(de)(de)要(yao)(yao)求和時(shi)效處(chu)理前的(de)(de)經(jing)歷程序。目前,通常使用的(de)(de)方(fang)式(shi)有(you)以下(xia)幾種。
a. 固(gu)溶(rong)處(chu)理后采用(yong)760℃左(zuo)右(you)溫(wen)(wen)度(du)調整處(chu)理,時效(xiao)溫(wen)(wen)度(du)采用(yong)560℃左(zuo)右(you),空冷。
b. 固溶(rong)處(chu)理后(hou)采用(yong)(yong)960℃左(zuo)右溫(wen)度(du)調整處(chu)理,再進行-73℃左(zuo)右溫(wen)度(du)冷(leng)處(chu)理,時效溫(wen)度(du)采用(yong)(yong)510℃左(zuo)右,空(kong)冷(leng)。
c. 固溶處理(li)后采(cai)用冷加工變形時(shi)(如冷拉絲(si)、冷軋板等),時(shi)效(xiao)溫(wen)度采(cai)用490℃左右,空冷。
時效(xiao)處理(li)的(de)(de)溫度控制要更(geng)精確,最好控制在工藝溫度±5℃范圍內,時效(xiao)保溫時間一般要比固溶保溫時間延(yan)長1~2倍(bei)。以保證(zheng)沉淀相(xiang)的(de)(de)充分析出(chu)。