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(ban)奧(ao)氏體沉淀硬化不(bu)銹(xiu)鋼提(ti)高馬(ma)氏體點和(he)增(zeng)加馬(ma)氏體量的(de)方法通常有調整處理(li)(T處理(li))、冷(leng)變形處理(li)(C處理(li))和(he)冷(leng)處理(li)(R處理(li))。所(suo)以,半(ban)奧(ao)氏體沉淀硬化不(bu)銹(xiu)鋼的(de)熱處理(li)比馬(ma)氏體沉淀硬化不(bu)銹(xiu)鋼熱處理(li)復雜一些。
0Cr17Ni7AI(PH17-7)是半奧(ao)氏(shi)體沉淀硬化不(bu)銹鋼的典型牌號,其(qi)化學成(cheng)分見表5-4,標準規(gui)定的力(li)學性能見表5-5。
0Cr17Ni7Al 中的沉淀(dian)硬化(hua)元素是鋁,在(zai)時效時,以鎳(nie)一部化(hua)合物析出的形(xing)式使(shi)鋼得(de)到硬化(hua)。
0Cr17Ni7Al鋼的熱處(chu)理(li)(li)一般(ban)有三種組合方式(shi)。固溶處(chu)理(li)(li)(A)-加工-調整(zheng)處(chu)理(li)(li)(T)-時效處(chu)理(li)(li)(H).
固溶處(chu)理(A)-加工-調整處(chu)理(T)-冷處(chu)理(R)-時效處(chu)理(H).
固溶處(chu)理(li)(A)-冷(leng)變形(xing)處(chu)理(li)(C)-時效處(chu)理(li)(H).
1. 固(gu)溶處理(li)
0Cr17Ni7Al鋼固溶(rong)處理的(de)加熱溫度(du)(du)可選擇1040~1050℃,保溫后(hou)視情況空冷、油冷或水冷。處理后(hou)的(de)組織(zhi)基本是奧(ao)氏(shi)體組織(zhi),可能有少量鐵(tie)素體,硬(ying)度(du)(du)很(hen)低(di)(di),一(yi)般達200HB左(zuo)右。強度(du)(du)低(di)(di),但(dan)塑性高。
固溶(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度準確(que)度、均勻性(xing)(xing)及冷卻(que)效果(guo)都會影(ying)響材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)終處(chu)(chu)理(li)效果(guo)。0Cr17Ni7Al固溶(rong)處(chu)(chu)理(li)后可(ke)能(neng)含(han)有5%~10%的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti),如果(guo)加(jia)熱溫度超(chao)高,鐵(tie)素(su)體(ti)量就會增多,特別是(shi)鋼中含(han)碳量低(di)(di)時,鐵(tie)素(su)體(ti)量的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)更明顯。如果(guo)超(chao)溫太多,材(cai)料(liao)(liao)(liao)過(guo)熱而產生過(guo)量鐵(tie)素(su)體(ti),在以(yi)后的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)理(li)中很(hen)難消除,將(jiang)直(zhi)接影(ying)響時效后的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)理(li)質量。反之,如果(guo)固溶(rong)溫度過(guo)低(di)(di),材(cai)料(liao)(liao)(liao)M.點會上升,冷卻(que)后的(de)(de)(de)(de)(de)組織中可(ke)能(neng)會產生部(bu)分馬氏體(ti),這不(bu)(bu)僅給下(xia)一步的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)型(xing)加(jia)工造(zao)成(cheng)困難,還(huan)會因為這部(bu)分馬氏體(ti)過(guo)飽(bao)和(he)(he)碳及合金的(de)(de)(de)(de)(de)量不(bu)(bu)足,達不(bu)(bu)到理(li)想的(de)(de)(de)(de)(de)硬度,也會影(ying)響最(zui)終的(de)(de)(de)(de)(de)沉淀(dian)強化效果(guo),得不(bu)(bu)到理(li)想的(de)(de)(de)(de)(de)硬度和(he)(he)強度,還(huan)影(ying)響材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)彈性(xing)(xing),所以(yi),對(dui)于用0Cr17Ni7Al制造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)彈性(xing)(xing)件的(de)(de)(de)(de)(de)熱處(chu)(chu)理(li)更應注意這一問(wen)題(ti)。
2. 調整處理
調(diao)(diao)整處(chu)理的(de)作用(yong)是通過加熱使奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)中的(de)合(he)金碳化物析(xi)出,降(jiang)低奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)穩定性,從而提高馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)溫度(du),以(yi)保(bao)證(zheng)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)向馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)轉(zhuan)變(bian)(bian),調(diao)(diao)整加熱溫度(du)不(bu)(bu)同,對馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)溫度(du)的(de)改變(bian)(bian)程度(du)也(ye)不(bu)(bu)同,冷卻后馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)量也(ye)不(bu)(bu)同,從而反映出硬度(du)上(shang)的(de)差別。
目前,0Cr17Ni7Al在實際(ji)生產中的調整處理一般有兩(liang)種(zhong)溫度(du)選擇。
一種是(shi)當對鋼的(de)(de)強(qiang)度(du)要(yao)求不(bu)高時(shi),可(ke)采用760℃左(zuo)(zuo)右的(de)(de)溫(wen)度(du)加熱,Ms點可(ke)提高到70℃左(zuo)(zuo)右,冷卻(que)后(hou),基體(ti)是(shi)馬氏體(ti)組織,馬氏體(ti)中的(de)(de)碳和(he)合金元素有(you)一定程度(du)的(de)(de)過飽和(he)。然后(hou)再進(jin)行時(shi)效處理(li)。
第二(er)種情況是對鋼(gang)的(de)(de)強度(du)(du)(du)(du)要求很高(gao)時(shi)(shi)(shi),可采用(yong)960℃左(zuo)右(you)(you)的(de)(de)加熱溫(wen)度(du)(du)(du)(du),此時(shi)(shi)(shi)鋼(gang)的(de)(de)M.點在-70~-60℃,冷卻后,基體(ti)(ti)(ti)是碳(tan)和(he)(he)合金(jin)充分過飽和(he)(he)的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti),然后應再(zai)進行一次 -73℃左(zuo)右(you)(you)的(de)(de)冷處(chu)理(li)(li),得(de)到(dao)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組織。這種馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)碳(tan)和(he)(he)合金(jin)元(yuan)素(su)的(de)(de)過飽和(he)(he)程度(du)(du)(du)(du)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)于經(jing)(jing)760℃左(zuo)右(you)(you)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)調整得(de)到(dao)的(de)(de)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中碳(tan)和(he)(he)合金(jin)元(yuan)素(su)的(de)(de)過飽和(he)(he)程度(du)(du)(du)(du)。所以(yi),高(gao)溫(wen)調整處(chu)理(li)(li)并經(jing)(jing)冷處(chu)理(li)(li)后得(de)到(dao)的(de)(de)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)基體(ti)(ti)(ti)強度(du)(du)(du)(du)高(gao),經(jing)(jing)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)后,沉(chen)淀強化的(de)(de)效(xiao)果也大(da)。有(you)試驗數(shu)據表明,0Cr17Ni7Al 鋼(gang)經(jing)(jing)固(gu)溶(rong) 960℃調整、 -73℃冷處(chu)理(li)(li)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)強度(du)(du)(du)(du)比固(gu)溶(rong) -760℃調整-時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)強度(du)(du)(du)(du)能提高(gao)20%左(zuo)右(you)(you)。
調(diao)整處(chu)(chu)理(li)的(de)作用是調(diao)整M.點,調(diao)整處(chu)(chu)理(li)溫度的(de)準確(que)程度對處(chu)(chu)理(li)效果的(de)影響相似于固溶處(chu)(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
0Cr17Ni7Al冷處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)目(mu)的(de)是使調整處(chu)(chu)(chu)理(li)后(hou)還存在(zai)的(de)奧氏體能(neng)繼(ji)續向馬氏體轉(zhuan)變。冷處(chu)(chu)(chu)理(li)一般采(cai)用(yong)-73℃,較長時間(jian)地保(bao)(bao)(bao)持,通(tong)常保(bao)(bao)(bao)持8h以(yi)上,以(yi)確保(bao)(bao)(bao)奧氏體的(de)充(chong)分轉(zhuan)變。采(cai)用(yong)-73℃保(bao)(bao)(bao)溫,是因為(wei)這個溫度(du)已(yi)經低(di)(di)于(yu)經過調整處(chu)(chu)(chu)理(li)(960℃左右調整)后(hou)的(de)Ms 溫度(du)。由于(yu)是在(zai)極低(di)(di)的(de)溫度(du)下轉(zhuan)變,才(cai)需要有較長的(de)等溫保(bao)(bao)(bao)持時間(jian)。處(chu)(chu)(chu)理(li)后(hou)再經時效處(chu)(chu)(chu)理(li),使材料獲得高(gao)的(de)強(qiang)度(du)和韌性配合(he)的(de)綜合(he)機械性能(neng)。
為保證好(hao)的(de)冷處(chu)(chu)理(li)效(xiao)(xiao)果,要注意在調整處(chu)(chu)理(li)后盡快進行(xing)冷處(chu)(chu)理(li),最(zui)好(hao)不(bu)超過1小時,最(zui)多不(bu)要超過8小時,因(yin)為放置時間長了會促使(shi)奧氏體(ti)的(de)穩(wen)定化,影響冷處(chu)(chu)理(li)效(xiao)(xiao)果。
4. 冷變形處理
0Cr17Ni7Al鋼的冷變形加工(gong)處理,主要(yao)是指為獲得(de)絲材、薄板材、帶材的冷加工(gong)變形過程。
冷加(jia)工變(bian)形度會影響Ma溫度,從而影響獲(huo)得的馬氏體量、最終反映在沉淀硬化后(hou)的硬度和強度不同。有試驗(yan)研(yan)究表(biao)明(ming)(ming),冷變(bian)形加(jia)工量大(da)于50%時,才會突(tu)顯強化作用。冷變(bian)形量越大(da),時效后(hou)沉淀強化的效果越明(ming)(ming)顯,見(jian)表(biao)5-6。
5. 時效(xiao)處理
0Cr17Ni7Al 時效處理時的(de)主要(yao)沉淀析出物是鎳-鋁金屬間(jian)化合物。時效溫度(du)的(de)確定(ding)主要(yao)是根據對(dui)性能的(de)要(yao)求和時效處理前(qian)的(de)經歷(li)程序。目前(qian),通常(chang)使用的(de)方式有以下幾種。
a. 固溶處(chu)理后(hou)采(cai)用760℃左右溫(wen)度(du)調整處(chu)理,時(shi)效溫(wen)度(du)采(cai)用560℃左右,空冷。
b. 固(gu)溶處理(li)后(hou)采(cai)用(yong)960℃左右(you)溫(wen)(wen)度調整處理(li),再進行-73℃左右(you)溫(wen)(wen)度冷處理(li),時效溫(wen)(wen)度采(cai)用(yong)510℃左右(you),空冷。
c. 固溶處理后采(cai)用冷加工變形時(如(ru)冷拉絲、冷軋板等(deng)),時效溫度采(cai)用490℃左右,空(kong)冷。
時(shi)效處理的(de)溫度控(kong)制要更精確,最(zui)好(hao)控(kong)制在工藝(yi)溫度±5℃范圍內,時(shi)效保(bao)溫時(shi)間(jian)一般要比固溶保(bao)溫時(shi)間(jian)延(yan)長1~2倍(bei)。以保(bao)證沉淀相(xiang)的(de)充分(fen)析出。