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。
半奧氏體沉淀硬化不銹(xiu)鋼提高馬(ma)氏體點和增加(jia)馬(ma)氏體量的方法通常有調整(zheng)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(T處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li))、冷(leng)變(bian)形處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(C處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li))和冷(leng)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(R處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li))。所以,半奧氏體沉淀硬化不銹(xiu)鋼的熱處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)比馬(ma)氏體沉淀硬化不銹(xiu)鋼熱處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)復雜一些。
0Cr17Ni7AI(PH17-7)是半奧氏體沉淀(dian)硬化(hua)(hua)不銹鋼(gang)的典型牌(pai)號,其化(hua)(hua)學(xue)(xue)成分見(jian)表(biao)5-4,標準規定的力(li)學(xue)(xue)性能(neng)見(jian)表(biao)5-5。
0Cr17Ni7Al 中的(de)沉淀硬(ying)(ying)化元素是鋁(lv),在時效時,以鎳(nie)一部化合(he)物析出的(de)形式使鋼得到硬(ying)(ying)化。
0Cr17Ni7Al鋼的熱(re)處(chu)(chu)理(li)一(yi)般(ban)有三(san)種組合(he)方式(shi)。固(gu)溶處(chu)(chu)理(li)(A)-加工-調整處(chu)(chu)理(li)(T)-時效處(chu)(chu)理(li)(H).
固溶處(chu)理(li)(A)-加(jia)工-調(diao)整處(chu)理(li)(T)-冷處(chu)理(li)(R)-時效處(chu)理(li)(H).
固溶(rong)處理(A)-冷變形處理(C)-時效處理(H).
1. 固溶處(chu)理
0Cr17Ni7Al鋼(gang)固(gu)溶處(chu)理的加熱溫度可選擇(ze)1040~1050℃,保溫后視情況空冷、油(you)冷或水冷。處(chu)理后的組織基本是奧氏體組織,可能有少量(liang)鐵素體,硬度很低,一般達200HB左右。強(qiang)度低,但塑性高。
固(gu)溶(rong)處理(li)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)準確度(du)(du)、均(jun)勻性及冷卻(que)效果都(dou)會(hui)影響材料(liao)的(de)(de)最(zui)終(zhong)處理(li)效果。0Cr17Ni7Al固(gu)溶(rong)處理(li)后(hou)(hou)可能含(han)(han)有5%~10%的(de)(de)鐵素體,如果加(jia)熱溫(wen)度(du)(du)超(chao)高,鐵素體量就會(hui)增(zeng)多,特別是鋼中含(han)(han)碳量低(di)時(shi),鐵素體量的(de)(de)增(zeng)加(jia)更明顯。如果超(chao)溫(wen)太多,材料(liao)過熱而產(chan)生過量鐵素體,在(zai)以后(hou)(hou)的(de)(de)處理(li)中很(hen)難消除,將直接影響時(shi)效后(hou)(hou)的(de)(de)處理(li)質量。反(fan)之,如果固(gu)溶(rong)溫(wen)度(du)(du)過低(di),材料(liao)M.點會(hui)上(shang)升,冷卻(que)后(hou)(hou)的(de)(de)組織中可能會(hui)產(chan)生部分(fen)馬(ma)氏體,這不僅給下一步的(de)(de)成型(xing)加(jia)工造(zao)成困難,還會(hui)因為這部分(fen)馬(ma)氏體過飽和碳及合金的(de)(de)量不足,達(da)不到理(li)想(xiang)的(de)(de)硬度(du)(du),也會(hui)影響最(zui)終(zhong)的(de)(de)沉淀強化效果,得不到理(li)想(xiang)的(de)(de)硬度(du)(du)和強度(du)(du),還影響材料(liao)的(de)(de)彈(dan)(dan)性,所以,對于(yu)用(yong)0Cr17Ni7Al制造(zao)的(de)(de)彈(dan)(dan)性件的(de)(de)熱處理(li)更應注意這一問題。
2. 調整處理
調(diao)整處理(li)的作用(yong)是(shi)通(tong)過加熱使奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)中的合(he)金碳化物析出(chu),降(jiang)低奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的穩定性,從而提高馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)轉變(bian)(bian)溫(wen)度,以保證奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)向(xiang)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的轉變(bian)(bian),調(diao)整加熱溫(wen)度不同(tong),對馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)轉變(bian)(bian)溫(wen)度的改(gai)變(bian)(bian)程(cheng)度也不同(tong),冷卻后馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)量也不同(tong),從而反映出(chu)硬度上的差別。
目前,0Cr17Ni7Al在實際生(sheng)產中(zhong)的(de)調整處(chu)理一(yi)般有兩種(zhong)溫度選(xuan)擇。
一種(zhong)是(shi)當對鋼的(de)強度要求不高時(shi),可采用760℃左右的(de)溫(wen)度加熱,Ms點(dian)可提高到70℃左右,冷卻后,基體是(shi)馬氏體組織,馬氏體中的(de)碳和(he)合金元素有一定(ding)程度的(de)過飽(bao)和(he)。然(ran)后再進行時(shi)效處理。
第(di)二(er)種情況是對鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度要(yao)求很高時,可(ke)采用960℃左右的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加熱溫度,此時鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)M.點在-70~-60℃,冷卻后(hou),基體是碳和合金充分(fen)過飽(bao)(bao)和的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體,然后(hou)應再(zai)進行一次 -73℃左右的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷處(chu)理,得到(dao)馬(ma)(ma)氏體組織。這(zhe)種馬(ma)(ma)氏體中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳和合金元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過飽(bao)(bao)和程度遠(yuan)遠(yuan)高于經760℃左右溫度調整(zheng)得到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)馬(ma)(ma)氏體中碳和合金元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過飽(bao)(bao)和程度。所以,高溫調整(zheng)處(chu)理并(bing)經冷處(chu)理后(hou)得到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)馬(ma)(ma)氏體基體強(qiang)度高,經時效后(hou),沉淀強(qiang)化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效果也大。有(you)試驗數(shu)據表明,0Cr17Ni7Al 鋼(gang)經固(gu)溶(rong) 960℃調整(zheng)、 -73℃冷處(chu)理時效處(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度比(bi)固(gu)溶(rong) -760℃調整(zheng)-時效處(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度能提高20%左右。
調整處理(li)的作用是調整M.點,調整處理(li)溫度(du)的準確(que)程度(du)對(dui)處理(li)效果(guo)的影響相(xiang)似于(yu)固溶處理(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(chu)理(li)
0Cr17Ni7Al冷(leng)處(chu)(chu)理(li)的(de)目的(de)是(shi)使調整處(chu)(chu)理(li)后(hou)還(huan)存在的(de)奧氏體(ti)能繼續向(xiang)馬氏體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變。冷(leng)處(chu)(chu)理(li)一(yi)般采(cai)(cai)用-73℃,較(jiao)長(chang)時(shi)間地(di)保(bao)持(chi),通(tong)常保(bao)持(chi)8h以(yi)上,以(yi)確(que)保(bao)奧氏體(ti)的(de)充分轉(zhuan)(zhuan)變。采(cai)(cai)用-73℃保(bao)溫,是(shi)因為(wei)這個(ge)溫度已經(jing)(jing)低(di)于經(jing)(jing)過調整處(chu)(chu)理(li)(960℃左右調整)后(hou)的(de)Ms 溫度。由于是(shi)在極(ji)低(di)的(de)溫度下轉(zhuan)(zhuan)變,才需(xu)要有較(jiao)長(chang)的(de)等溫保(bao)持(chi)時(shi)間。處(chu)(chu)理(li)后(hou)再(zai)經(jing)(jing)時(shi)效處(chu)(chu)理(li),使材料獲(huo)得高的(de)強度和韌性(xing)配合的(de)綜合機械性(xing)能。
為(wei)保證(zheng)好的冷(leng)處理效(xiao)(xiao)果,要注意在調整處理后(hou)盡快(kuai)進行冷(leng)處理,最好不(bu)超過1小時,最多不(bu)要超過8小時,因為(wei)放置時間長(chang)了會促使奧氏(shi)體的穩定化,影(ying)響冷(leng)處理效(xiao)(xiao)果。
4. 冷變(bian)形(xing)處理
0Cr17Ni7Al鋼的冷(leng)變形加(jia)工處(chu)理,主要(yao)是指為(wei)獲得(de)絲材、薄(bo)板材、帶(dai)材的冷(leng)加(jia)工變形過程。
冷加(jia)工(gong)變(bian)形(xing)度(du)(du)會(hui)影響(xiang)(xiang)Ma溫度(du)(du),從而(er)影響(xiang)(xiang)獲得的(de)馬氏體量(liang)、最終反映在沉淀硬化(hua)后的(de)硬度(du)(du)和強度(du)(du)不(bu)同。有試驗(yan)研(yan)究表明(ming),冷變(bian)形(xing)加(jia)工(gong)量(liang)大于50%時,才會(hui)突顯(xian)強化(hua)作用。冷變(bian)形(xing)量(liang)越(yue)大,時效后沉淀強化(hua)的(de)效果越(yue)明(ming)顯(xian),見表5-6。
5. 時效處理
0Cr17Ni7Al 時(shi)(shi)效(xiao)處理時(shi)(shi)的(de)(de)主(zhu)(zhu)要沉淀析出物(wu)是鎳-鋁金屬(shu)間(jian)化合物(wu)。時(shi)(shi)效(xiao)溫度的(de)(de)確定主(zhu)(zhu)要是根據對性能的(de)(de)要求和時(shi)(shi)效(xiao)處理前的(de)(de)經歷程序。目前,通常(chang)使用的(de)(de)方式(shi)有以下(xia)幾種。
a. 固溶處(chu)理(li)后采用760℃左(zuo)右(you)溫度調整處(chu)理(li),時效溫度采用560℃左(zuo)右(you),空冷。
b. 固溶處(chu)理(li)后采用960℃左(zuo)右溫(wen)度調整處(chu)理(li),再(zai)進行-73℃左(zuo)右溫(wen)度冷處(chu)理(li),時效溫(wen)度采用510℃左(zuo)右,空(kong)冷。
c. 固(gu)溶(rong)處(chu)理后采(cai)用冷(leng)(leng)(leng)(leng)加工(gong)變(bian)形(xing)時(如冷(leng)(leng)(leng)(leng)拉絲、冷(leng)(leng)(leng)(leng)軋板(ban)等),時效溫度采(cai)用490℃左右,空冷(leng)(leng)(leng)(leng)。
時效處理的(de)溫(wen)(wen)度控制(zhi)要更精(jing)確,最(zui)好控制(zhi)在(zai)工藝溫(wen)(wen)度±5℃范圍內,時效保溫(wen)(wen)時間一(yi)般要比固溶(rong)保溫(wen)(wen)時間延長(chang)1~2倍。以(yi)保證沉(chen)淀相的(de)充分(fen)析(xi)出(chu)。