這三個牌號的鋼是常用于制造結構件的馬氏體不銹鋼。在淬火后經高溫回火，可獲得強度、塑、韌性的較好配合。除冶金產品的棒材、板材、絲材、帶材外，還被用于生產鑄件和鍛件。
一、退火
1Cr13不銹鋼、2Cr13不銹鋼、3Cr13不銹鋼可采用完全退火、等溫退火或低溫退火。
1. 完全退火
鋼的完全退火的加熱溫度一般在Ac3以上50~100℃,實際生產中，通常選用850~880℃。在充分保溫后，采用爐冷或最大不超過50℃/h的速度冷卻至600℃左右出爐空冷。通過完全退火，可較好地完成組織轉變過程，獲得均勻的鐵素體和碳化物的平衡態組織。
完全(quan)退火(huo)(huo)可改善鋼材(cai)鍛造(zao)(zao)、軋(ya)制、鑄造(zao)(zao)等加(jia)工后可能存(cun)在(zai)的(de)不良組織，并為以(yi)后淬火(huo)(huo)、回(hui)火(huo)(huo)熱處理提供良好的(de)組織保證；可以(yi)完全(quan)消除各種應力，降低(di)硬度(du)，便于加(jia)工。
鍛軋(ya)態的(de)1Cr13不(bu)銹(xiu)鋼、2Cr13不(bu)銹(xiu)鋼、3Cr13不(bu)銹(xiu)鋼經完(wan)全退(tui)火后，硬度分(fen)別不(bu)大于(yu)150HB,180HB和210HB.
一些(xie)對機械(xie)性能(neng)、耐(nai)腐蝕(shi)性能(neng)要求不高的零部件可(ke)以(yi)在完(wan)全退火狀態下使用。
2. 等溫退(tui)火(huo)
等溫(wen)(wen)退火(huo)是把鋼加熱到奧氏(shi)(shi)體化溫(wen)(wen)度（一般采用850~880℃),也可以將鋼材鍛造(zao)或(huo)鑄造(zao)后(hou)冷卻到這一溫(wen)(wen)度區間，充(chong)(chong)分(fen)保溫(wen)(wen)，再冷卻到該(gai)鋼奧氏(shi)(shi)體轉變(bian)最快的溫(wen)(wen)度范圍（俗(su)稱(cheng)轉變(bian)曲(qu)線的鼻子(zi)部分(fen)，為700~740℃)充(chong)(chong)分(fen)保溫(wen)(wen)，使(shi)奧氏(shi)(shi)體充(chong)(chong)分(fen)轉變(bian)后(hou)空冷。
等(deng)溫退火(huo)可以(yi)起到完全退火(huo)的作(zuo)用，而且比完全退火(huo)縮(suo)短了占用加(jia)熱爐的時間(jian)，提高(gao)了效率。
在工作(zuo)實踐中(zhong)還發現，這類馬(ma)氏體不(bu)銹鋼的(de)等溫(wen)退(tui)火(huo)對改善不(bu)良(liang)的(de)鍛(duan)造組織，提高淬火(huo)、回火(huo)后的(de)力學性能，特別是提高沖擊韌性有著特殊的(de)作(zuo)用。
由某鍛造廠提供的一批泵軸，具體成分為（質量％）：C,0.10; Si,0.34; Mn,0.36; S,0.01; P,0.028; Cr,11.67; Ni,0.56; Mo,0.30; Cu,0.01.成分符合該產品泵軸的材料標準。規定力學性能為：Rm≥690N/m㎡;R60.2≥550N/m㎡,A≥20%,Z≥60%;Akv≥65J.
我們進行幾次熱處理，Akv、平均只能達到46.4~60J,始終達不到65J的標準。經過對泵軸金相組織分析和對鍛件的生產過程調查發現，鍛造廠對軸料鍛造過程中沒有很好地控制停鍛溫度，停鍛后采用空冷方式，后又采用960~980℃溫度保溫后空冷，再經700℃加熱保溫冷卻的熱處理工藝，廠方稱之為鍛后的正火、回火熱處理。這種生產過程可能產生不良組織并影響以后淬火、回火的組織和性能。因為，根據組織遺傳學理論，含較多有穩定奧氏體作用的合金元素的鋼，由于合金元素對奧氏體的穩定作用，鍛造之后的冷卻過程中不能獲得鐵素體和碳化物的平衡組織，而會轉變為針狀特征鮮明的貝氏體組織或貝氏體與馬氏體的寓合組織，稱非平衡組織。在貝氏體轉變中，α相會與母相保持第二類共格關系，即在新舊兩相之間存在著明顯的晶體學位向關系。因此，泵軸在鍛造過程中可能形成的粗大、不均勻的奧氏體晶粒的外形和取向便通過粗大的和互成一定角度排列的貝氏體的非平衡組織被保留下來。
研究表明(ming)，鋼的(de)(de)(de)(de)非平衡組(zu)(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)再(zai)次(ci)加熱(re)，發生(sheng)奧氏(shi)(shi)體轉變時(shi)，新相可(ke)能生(sheng)成(cheng)(cheng)球(qiu)形(xing)奧氏(shi)(shi)體，也可(ke)能生(sheng)成(cheng)(cheng)針形(xing)奧氏(shi)(shi)體，或者同時(shi)生(sheng)成(cheng)(cheng)兩種奧氏(shi)(shi)體。如果(guo)轉變產物以針形(xing)奧氏(shi)(shi)體為(wei)主(zhu)，則在(zai)加熱(re)轉變完成(cheng)(cheng)后(hou)，鍛后(hou)得(de)到的(de)(de)(de)(de)粗大(da)的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體晶粒(li)組(zu)(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)會得(de)到恢復并造(zao)成(cheng)(cheng)組(zu)(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)遺傳。可(ke)想而知，這種具有粗大(da)的(de)(de)(de)(de)或不均(jun)勻的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體，在(zai)淬火冷卻時(shi)必然得(de)到粗大(da)的(de)(de)(de)(de)或不均(jun)勻的(de)(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)(shi)體組(zu)(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)，經回火后(hou)，獲得(de)不均(jun)勻索氏(shi)(shi)體組(zu)(zu)(zu)織(zhi)(zhi)(zhi)，這必將(jiang)引(yin)起力(li)學性能，特(te)別是(shi)沖擊韌性的(de)(de)(de)(de)降低。
基于這(zhe)種(zhong)分析，我們將這(zhe)批泵軸重新(xin)進行(xing)了(le)等溫退火處理(li)，獲得了(le)鐵素(su)體和碳化(hua)物(wu)的平衡(heng)組織。
經等(deng)溫退(tui)火的(de)泵軸再用原淬火、回(hui)火工藝處理(li)后(hou)（（970±10)℃加熱(re)保溫后(hou)油冷，（685±10)℃加熱(re)保溫后(hou)油冷），力學性能(neng)完全達(da)到技術要求，實(shi)檢性能(neng)：Rm為(wei)790N/m㎡;R0.2為(wei)660N/m㎡;A為(wei)22%;Z為(wei)66%;Av,三個試樣分別為(wei)79.0J、74J和74J,平(ping)均(jun)為(wei)75.7J.未經等(deng)溫退(tui)火的(de)淬火、回(hui)火組織和經等(deng)溫退(tui)火后(hou)的(de)淬火、回(hui)火組織分別是圖(tu)4-11和圖(tu)4-12。
3. 低溫退火
馬氏體不銹鋼(gang)低溫(wen)(wen)(wen)退(tui)火(huo)，有的稱(cheng)高溫(wen)(wen)(wen)回(hui)火(huo)（嚴格從定(ding)義(yi)上(shang)來講和(he)作用目的方面看(kan)，稱(cheng)高溫(wen)(wen)(wen)回(hui)火(huo)是(shi)不準(zhun)確的），是(shi)把鋼(gang)加(jia)熱到Ac1溫(wen)(wen)(wen)度以上(shang)（有時略低于(yu)Ac1溫(wen)(wen)(wen)度）至A3溫(wen)(wen)(wen)度以下，保溫(wen)(wen)(wen)后爐(lu)冷或(huo)空冷。這種退(tui)火(huo)可以使鋼(gang)軟化(hua)，便于(yu)加(jia)工和(he)消除(chu)應力。對于(yu)改(gai)善組織的作用遠不如完全退(tui)火(huo)和(he)等溫(wen)(wen)(wen)退(tui)火(huo)。
低溫退(tui)火(huo)一般用(yong)于較小(xiao)的(de)鑄(zhu)件(jian)(jian)、鍛(duan)(duan)件(jian)(jian)或以后還(huan)經淬火(huo)、回(hui)火(huo)熱處理的(de)零(ling)部件(jian)(jian)。較大(da)的(de)鑄(zhu)件(jian)(jian)、鍛(duan)(duan)件(jian)(jian)及應(ying)力很大(da)的(de)零(ling)部件(jian)(jian)毛坯，還(huan)是采用(yong)完全退(tui)火(huo)或等溫退(tui)火(huo)為好。
1Cr13不銹(xiu)鋼(gang)、2Cr13不銹(xiu)鋼(gang)、3Cr13不銹(xiu)鋼(gang)低溫退火溫度為740~780℃,如果(guo)以(yi)消除應力為主要目(mu)的(de)，可(ke)以(yi)降低加(jia)熱溫度至(zhi)700℃左右。保溫后一般(ban)爐冷(leng)至(zhi)500℃以(yi)下出爐空冷(leng)。
低(di)(di)(di)溫(wen)退(tui)(tui)(tui)火(huo)后(hou)的硬(ying)度(du)一般高于(yu)完全退(tui)(tui)(tui)火(huo)后(hou)的硬(ying)度(du)30~40HB,依含(han)碳量不(bu)同，可保持(chi)在(zai)180~230HB.當然，低(di)(di)(di)溫(wen)退(tui)(tui)(tui)火(huo)選擇的溫(wen)度(du)越(yue)高，硬(ying)度(du)越(yue)低(di)(di)(di)。圖4-13和圖4-14分別(bie)顯示了1Cr13不(bu)銹鋼低(di)(di)(di)溫(wen)退(tui)(tui)(tui)火(huo)和完全退(tui)(tui)(tui)火(huo)加(jia)熱溫(wen)度(du)、保溫(wen)時間與(yu)硬(ying)度(du)的關系及低(di)(di)(di)溫(wen)退(tui)(tui)(tui)火(huo)與(yu)完全退(tui)(tui)(tui)火(huo)后(hou)的硬(ying)度(du)差(cha)異。
1Cr13、2Cr13 鋼和3Cr13鋼完全退火后應(ying)保證的機械性能(neng)(neng)見(jian)表(biao)4-4,實(shi)測性能(neng)(neng)見(jian)表(biao)4-5。
Cr13型不銹鋼經退火處理，對耐腐蝕性能會產生不利影響。這是因為退火組織為鐵素體和以（FeCr)23C6。為代表的合金碳化物。這種高鉻的合金碳化物的存在會降低基體中的含鉻量至低于保證耐腐蝕的11.7%的界限。另一方面，在高鉻碳化物的周圍會產生貧鉻區，這都使Cr13型不銹鋼的耐腐蝕性能降低。所以，退火狀態的Cr13型不銹鋼的耐腐蝕性不如淬火狀態。
二(er)、淬火
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼(gang)淬火的(de)主要(yao)目(mu)的(de)是要(yao)獲得馬氏(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)。即將其加(jia)熱到(dao)A3以(yi)上(shang)的(de)一個溫度范圍(wei)，使合金(jin)碳(tan)化物充分溶解，得到(dao)碳(tan)與(yu)鉻(ge)較均勻的(de)奧氏(shi)體(ti)，然后，以(yi)適當的(de)速(su)度冷卻下來，最終獲得馬氏(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)。
1. 淬火加熱
Cr13型馬氏(shi)體不銹鋼因含有(you)較(jiao)高的(de)鉻(ge)含量，提高了相變點Ac3,又因大(da)量的(de)合金(jin)碳(tan)(tan)(tan)化物的(de)存在(zai)，使(shi)組(zu)織(zhi)(zhi)中(zhong)的(de)碳(tan)(tan)(tan)和(he)鉻(ge)元(yuan)素分(fen)布不均，其在(zai)加(jia)熱(re)過(guo)程中(zhong)擴(kuo)散速度緩慢(man)，所以(yi)，為(wei)使(shi)碳(tan)(tan)(tan)化物充分(fen)溶解，得(de)到(dao)成(cheng)分(fen)比較(jiao)均勻(yun)的(de)奧(ao)氏(shi)體及冷卻之(zhi)后得(de)到(dao)有(you)足夠碳(tan)(tan)(tan)、鉻(ge)飽和(he)度的(de)均勻(yun)的(de)馬氏(shi)體組(zu)織(zhi)(zhi)，這類鋼的(de)淬火加(jia)熱(re)溫度高于碳(tan)(tan)(tan)鋼和(he)合金(jin)結構鋼，即提高淬火加(jia)熱(re)溫度并適(shi)當(dang)延長保溫時間。
該類鋼(gang)導(dao)熱性差，特別(bie)是在(zai)較低溫(wen)(wen)(wen)度(du)時，導(dao)熱性更差，為防止加(jia)(jia)熱過(guo)程(cheng)中(zhong)產(chan)生裂(lie)紋，保證零(ling)件的內(nei)外(wai)溫(wen)(wen)(wen)差較小，在(zai)淬火加(jia)(jia)熱時應(ying)控制加(jia)(jia)熱速度(du)，或先行預(yu)熱。根據經驗，在(zai)750℃以前，升(sheng)溫(wen)(wen)(wen)速度(du)應(ying)不大于80℃/h。
1Cr13不(bu)(bu)銹(xiu)鋼、2Cr13不(bu)(bu)銹(xiu)鋼、3Cr13不(bu)(bu)銹(xiu)鋼，因它們的含碳量(liang)不(bu)(bu)同(tong)，原始(shi)組織存在差異，所以，各自的淬火加熱溫度略有不(bu)(bu)同(tong)。
1Cr13不銹鋼由于含碳量較(jiao)低，加(jia)熱到淬火溫度時，仍處于奧氏體(ti)(ti)和(he)鐵(tie)素體(ti)(ti)兩(liang)相區的(de)(de)邊緣部分，組織中會含有一定量的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)，見圖4-15。
淬火(huo)冷卻(que)后(hou)，這部(bu)分未(wei)溶鐵(tie)(tie)素(su)(su)體保留在淬火(huo)鋼(gang)(gang)組(zu)(zu)織中。鐵(tie)(tie)素(su)(su)體量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)多少(shao)，首(shou)先與含(han)(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)有(you)關，見圖4-16.此外，鉻(ge)(ge)的(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)及鉬、硅的(de)(de)殘存(cun)(cun)量(liang)(liang)(liang)均產生(sheng)(sheng)影響(xiang)。淬火(huo)鋼(gang)(gang)中鐵(tie)(tie)素(su)(su)體的(de)(de)存(cun)(cun)在，對硬度(du)、機械性能(neng)，尤其(qi)是(shi)沖(chong)擊韌性會(hui)產生(sheng)(sheng)不(bu)良影響(xiang)，所(suo)以，在對有(you)較高機械性能(neng)要求的(de)(de)零件選用1Cr13鋼(gang)(gang)時，應特殊提出成分控(kong)制(zhi)條件。生(sheng)(sheng)產實踐中發(fa)現，盡管1Cr13鋼(gang)(gang)成分都在標準(zhun)的(de)(de)合(he)格范圍內，但當(dang)實際含(han)(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)低于(yu)0.11%,鉻(ge)(ge)量(liang)(liang)(liang)處于(yu)上(shang)限時（＞13%)組(zu)(zu)織中的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)可達(da)到15%~20%,而實際含(han)(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)控(kong)制(zhi)在0.12%~0.15%,含(han)(han)(han)鉻(ge)(ge)量(liang)(liang)(liang)在下限時（＜12%),則組(zu)(zu)織中的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體量(liang)(liang)(liang)可小于(yu)5%。
淬火加(jia)(jia)熱溫度(du)對組織中(zhong)(zhong)的(de)鐵素(su)(su)體含量也產(chan)生影響。從圖4-16可見，在(zai)(zai)成分一定(ding)時，加(jia)(jia)熱溫度(du)在(zai)(zai)950~1100℃區間內，鐵素(su)(su)體量保(bao)持在(zai)(zai)較低范圍。隨著加(jia)(jia)熱溫度(du)升高(gao)，鐵素(su)(su)體量明顯增(zeng)加(jia)(jia)。所以，在(zai)(zai)材料標準中(zhong)(zhong)推薦的(de)1Cr13 鋼淬火加(jia)(jia)熱溫度(du)為950~1000℃,但在(zai)(zai)實(shi)際生產(chan)中(zhong)(zhong)，為保(bao)證碳及合金元素(su)(su)的(de)充分溶解(jie)，常取(qu)淬火加(jia)(jia)熱溫度(du)在(zai)(zai)1000~1050℃.更高(gao)的(de)加(jia)(jia)熱溫度(du)會引起組織中(zhong)(zhong)的(de)鐵素(su)(su)體量增(zeng)加(jia)(jia)及晶粒(li)長大(da)。
2Cr13、3Cr13不銹鋼(gang)相對于(yu)1Cr13不銹鋼(gang)來(lai)說，有更(geng)高的(de)含碳量，一般情況下(xia)，淬(cui)火(huo)后(hou)組織中(zhong)(zhong)(zhong)不會存(cun)在鐵(tie)素體(ti)，淬(cui)火(huo)加(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)的(de)確定主(zhu)要是保證鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)碳化物(wu)(wu)能(neng)充分溶解于(yu)奧氏體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)，以(yi)保證淬(cui)火(huo)、回火(huo)后(hou)獲得理(li)想的(de)機械性(xing)能(neng)和耐腐蝕性(xing)。實(shi)踐證明，2Cr13、3Cr13鋼(gang)淬(cui)火(huo)加(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)選擇在980~1000℃且充分保溫(wen)(wen)即可，實(shi)際生產中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)加(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)略提高一些，2Cr13淬(cui)火(huo)加(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)通常取1000~1030℃,而3Cr13鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)碳化物(wu)(wu)偏多(duo)，實(shi)際生產中(zhong)(zhong)(zhong)淬(cui)火(huo)加(jia)熱溫(wen)(wen)度(du)取1020~1050℃即可。
更高的淬(cui)火加熱溫(wen)(wen)度不(bu)宜采(cai)用(yong)，因為更高的溫(wen)(wen)度會引(yin)起奧氏(shi)體晶粒粗(cu)大，帶(dai)來不(bu)良作用(yong)，見圖4-17。
淬火(huo)加熱溫度更高(gao)還會(hui)引起淬火(huo)硬度下降，見(jian)圖(tu)4-18,這(zhe)主要是(shi)由于合(he)金元素和碳的(de)過(guo)分溶(rong)解(jie)，增加了奧氏(shi)(shi)體的(de)穩(wen)定(ding)性，淬火(huo)后會(hui)存在(zai)較多的(de)殘(can)留(liu)奧氏(shi)(shi)體的(de)原因。
2. 淬(cui)火冷卻
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼(gang)，由于較(jiao)高含鉻量的作用(yong)(yong)，使高溫奧氏(shi)體(ti)較(jiao)穩定，等溫轉(zhuan)變曲線右移。見圖(tu)(tu)4-19和圖(tu)(tu)4-20及圖(tu)(tu)4-9.在冷(leng)卻(que)過(guo)程中不易發生珠(zhu)光(guang)體(ti)和貝氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變，降(jiang)低了臨界冷(leng)卻(que)速度，見圖(tu)(tu)4-21.在較(jiao)低的冷(leng)卻(que)速度條(tiao)件下，即可(ke)進(jin)行馬氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變，獲得馬氏(shi)體(ti)組織，采用(yong)(yong)空冷(leng)或油冷(leng)均可(ke)得到較(jiao)高的淬火(huo)硬度。
但油冷卻比空(kong)氣(qi)冷卻的(de)(de)(de)鋼在調質硬度和(he)(he)強度相同的(de)(de)(de)情況下，有更好的(de)(de)(de)塑性(xing)和(he)(he)韌(ren)性(xing)。所(suo)以，在實際生產中，對于截(jie)面尺寸較(jiao)大的(de)(de)(de)零件(jian)或對機械性(xing)能，尤其是塑性(xing)和(he)(he)韌(ren)性(xing)要(yao)求較(jiao)高的(de)(de)(de)零件(jian)，最好采(cai)(cai)用油冷，對于較(jiao)小零件(jian)和(he)(he)形(xing)狀復雜，易產生淬火裂(lie)紋的(de)(de)(de)零件(jian)可采(cai)(cai)用空(kong)冷。
1Cr13、2Cr13、3Cr13不銹鋼(gang)的臨(lin)界點(dian)（近(jin)似值）見(jian)表4-6。
三、回火(huo)
1Cr13、2Cr13、3Cr13不銹鋼(gang)淬(cui)火(huo)冷卻后，獲(huo)得以馬氏體(ti)為基體(ti)的(de)組(zu)織，因其固溶了碳，使(shi)晶格扭曲，存(cun)在較大的(de)應(ying)力(li)，組(zu)織不夠穩定(ding)，不能直接應(ying)用(yong)(yong)，淬(cui)火(huo)后必須經回火(huo)再(zai)使(shi)用(yong)(yong)。
這三種牌號(hao)的(de)(de)(de)馬氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼普(pu)遍應用于制造機械構件，要求具有(you)良好的(de)(de)(de)綜合機械性能和一定(ding)的(de)(de)(de)耐腐蝕(shi)性能，一般淬(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)后(hou)再(zai)經高溫回火(huo)(huo)(huo)(huo)，即調質(zhi)熱處理狀(zhuang)態下使(shi)用。回火(huo)(huo)(huo)(huo)溫度可根據強韌性的(de)(de)(de)要求選定(ding)在550~750℃之間(jian)，回火(huo)(huo)(huo)(huo)后(hou)的(de)(de)(de)基體(ti)組織為索氏(shi)(shi)體(ti)，有(you)的(de)(de)(de)可能是保留淬(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)馬氏(shi)(shi)體(ti)位向的(de)(de)(de)板條狀(zhuang)或粒(li)狀(zhuang)索氏(shi)(shi)體(ti)。1Cr13鋼回火(huo)(huo)(huo)(huo)組織中還可能存(cun)在有(you)淬(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)加熱時未溶(rong)的(de)(de)(de)鐵素體(ti)。見圖4-22。
對于(yu)3Cr13不銹(xiu)鋼(gang)，已屬于(yu)共析鋼(gang)，淬(cui)火(huo)后可(ke)獲得很(hen)高的(de)(de)硬(ying)度(du)，也(ye)常用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)有高硬(ying)度(du)，高耐(nai)磨(mo)性(xing)能要(yao)求(qiu)(qiu)的(de)(de)零部件，如軸(zhou)套(tao)、擋(dang)套(tao)、密(mi)封環(huan)等。這(zhe)時(shi)可(ke)采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)較低(di)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)回(hui)(hui)火(huo)或者(zhe)表面淬(cui)火(huo)后低(di)溫(wen)(wen)回(hui)(hui)火(huo)，依據對使用(yong)(yong)(yong)(yong)硬(ying)度(du)的(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)，回(hui)(hui)火(huo)溫(wen)(wen)度(du)確定在(zai)200~350℃之間，可(ke)獲得40~55HRC的(de)(de)硬(ying)度(du)。而(er)400~550℃之間的(de)(de)回(hui)(hui)火(huo)，由于(yu)組織中會析出彌(mi)散(san)度(du)很(hen)高的(de)(de)合金(jin)碳化物，耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)降(jiang)低(di)，并產生較大的(de)(de)脆性(xing)，所以一般(ban)不推薦采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)，只有用(yong)(yong)(yong)(yong)其制(zhi)作彈性(xing)元件時(shi)，才采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)這(zhe)一區間的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)回(hui)(hui)火(huo)，如3Cr13不銹(xiu)鋼(gang)用(yong)(yong)(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)彈簧時(shi)，淬(cui)火(huo)油冷后在(zai)450℃左右回(hui)(hui)火(huo)，可(ke)保持(chi)硬(ying)度(du)在(zai)45~50HRC。
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼回火溫(wen)度與(yu)硬度之間的關(guan)系曲線見(jian)圖4-23~圖4-25。
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼按硬度要求(qiu)選定的回(hui)火溫度范圍見表4-7。
這(zhe)三(san)種鋼的(de)回火冷(leng)(leng)卻(que)一般采(cai)用空冷(leng)(leng)，如果對韌性有更高(gao)的(de)要求時，也可采(cai)用油冷(leng)(leng)卻(que)，特別(bie)是2Cr13鋼油冷(leng)(leng)比(bi)空冷(leng)(leng)的(de)韌性有較大幅度的(de)提(ti)高(gao)。
四(si)、熱處理時需(xu)要(yao)注意(yi)的一些問題(ti)
1. 1Cr13(ZG1Cr13)鋼成分中碳含量的控制問題
在(zai)一些不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)關(guan)標準中(zhong)(zhong)(zhong)，對(dui)1Cr13(ZG1Cr13)鋼(gang)的(de)(de)含(han)碳(tan)(tan)(tan)(tan)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)標注為不(bu)(bu)(bu)大于0.15%,這(zhe)種對(dui)碳(tan)(tan)(tan)(tan)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)無下限(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)為實際生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)帶來了(le)麻煩，主要反映(ying)在(zai)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)和熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)上(shang)。眾所周知，碳(tan)(tan)(tan)(tan)與硫、磷等有害元(yuan)素(su)(su)(su)不(bu)(bu)(bu)同，硫、磷控(kong)(kong)制(zhi)得越(yue)低(di)越(yue)好(hao)，而碳(tan)(tan)(tan)(tan)在(zai)馬氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)雙重作用決定(ding)了(le)其含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)應(ying)有上(shang)限(xian)(xian)(xian)(xian)和下限(xian)(xian)(xian)(xian)控(kong)(kong)制(zhi)，否則將滿足不(bu)(bu)(bu)了(le)使(shi)用要求。當1Cr13(ZG1Cr13)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)含(han)碳(tan)(tan)(tan)(tan)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)低(di)于0.09%,而鉻又是標準中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)、上(shang)限(xian)(xian)(xian)(xian)時，組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)會(hui)(hui)存(cun)在(zai)較多量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)，這(zhe)不(bu)(bu)(bu)僅保證不(bu)(bu)(bu)了(le)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)后(hou)的(de)(de)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)，韌(ren)性(xing)(xing)很差，還會(hui)(hui)對(dui)復(fu)雜零件的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)不(bu)(bu)(bu)利作用。在(zai)工(gong)廠鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)ZG1Cr13葉(xie)輪(lun)中(zhong)(zhong)(zhong)，就(jiu)多次出(chu)現過因碳(tan)(tan)(tan)(tan)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)低(di)而造(zao)(zao)(zao)成(cheng)(cheng)的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)問題。比如，有一批ZG1Cr13泵葉(xie)輪(lun)經(jing)調質(zhi)(zhi)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)后(hou)，機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)達不(bu)(bu)(bu)到(dao)指標，特別是沖(chong)擊韌(ren)性(xing)(xing)很低(di)，而且在(zai)葉(xie)輪(lun)開(kai)口部位葉(xie)片(pian)與蓋板相(xiang)(xiang)(xiang)連接處(chu)根部產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)裂(lie)紋，經(jing)過金相(xiang)(xiang)(xiang)分析，組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)含(han)有近20%左右的(de)(de)塊狀鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)，裂(lie)紋恰恰起源于鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)塊處(chu)，這(zhe)是因為鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)強度低(di)于基體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)，在(zai)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)和熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)應(ying)力的(de)(de)作用下，成(cheng)(cheng)為薄弱點(dian)而產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)裂(lie)紋。后(hou)經(jing)對(dui)這(zhe)批鑄(zhu)(zhu)件成(cheng)(cheng)分復(fu)查，其含(han)碳(tan)(tan)(tan)(tan)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)只達0.07%,鉻為13.58%,硅為0.8%,正是由于碳(tan)(tan)(tan)(tan)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)過低(di)而鉻、硅偏上(shang)限(xian)(xian)(xian)(xian)，致使(shi)鋼(gang)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)了(le)大量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)，并導致性(xing)(xing)能(neng)降低(di)和產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)裂(lie)紋。熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)裂(lie)紋。后(hou)將鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)葉(xie)輪(lun)ZG1Cr13的(de)(de)含(han)碳(tan)(tan)(tan)(tan)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)控(kong)(kong)制(zhi)為不(bu)(bu)(bu)低(di)于0.10%,最佳控(kong)(kong)制(zhi)范圍為0.12%~0.14%,再沒(mei)發生(sheng)(sheng)過同類質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)問題。
2. 回火脆性(xing)問(wen)題
關(guan)于Cr13型馬氏體(ti)不銹鋼的(de)回(hui)火脆(cui)性問題還缺乏(fa)系統的(de)研究，一(yi)般認為其存在(zai)回(hui)火脆(cui)性，特(te)別是(shi)2Cr13鋼回(hui)火脆(cui)性更敏感一(yi)些。這幾種鋼應(ying)用(yong)于制造(zao)機械構件時(shi)，常在(zai)調質狀態下使用(yong)，對第(di)二(er)類(lei)回(hui)火脆(cui)性尤應(ying)注意，當(dang)要求有高(gao)韌(ren)(ren)性時(shi)，回(hui)火時(shi)應(ying)采用(yong)油冷(leng)。表4-8顯示了不同回(hui)火冷(leng)卻方法(fa)對2Cr13鋼沖擊韌(ren)(ren)性的(de)影(ying)響(xiang)。
3. 3Cr13 鋼(gang)淬火裂紋問題
在馬氏體不銹鋼(gang)(gang)中，3Cr13鋼(gang)(gang)的含碳量較(jiao)高，淬火(huo)(huo)冷卻(que)，特別是油冷時會產生較(jiao)大(da)的淬火(huo)(huo)應(ying)力，其馬氏體轉變溫(wen)度又低，易(yi)產生淬火(huo)(huo)裂紋。所以，3Cr13鋼(gang)(gang)淬火(huo)(huo)時，應(ying)注意防止裂紋的發生。可采取以下一些措施(shi)。
①. 盡(jin)量在粗加工后(hou)淬火
因(yin)(yin)為鍛造或軋制坯件的表(biao)面可能存在(zai)細紋(wen)(wen)、劃痕(hen)等、將(jiang)成為淬火(huo)應力集中點(dian)和淬火(huo)裂紋(wen)(wen)的誘因(yin)(yin)。如粗(cu)加工確實(shi)有困難(nan)，可用砂輪等工具磨掉(diao)表(biao)面缺陷。
②. 控(kong)制淬火加熱速度
這類鋼一(yi)般都是塑性差、導熱(re)性不(bu)好。淬火加熱(re)速度(du)過快，表(biao)面(mian)與心(xin)部溫(wen)(wen)差增大，在表(biao)面(mian)層(ceng)已發生奧氏體轉變時，內層(ceng)還處于較低溫(wen)(wen)度(du)的(de)低塑性狀態，這樣，表(biao)面(mian)層(ceng)因奧氏轉變體積變小(xiao)收(shou)縮(suo)，受到內層(ceng)制(zhi)約，產生拉應(ying)力，當拉應(ying)力超過材料破斷強度(du)時，即(ji)產生裂紋(wen)。因此，可采用(yong)預熱(re)（500~700℃)或在低溫(wen)(wen)段控制(zhi)升(sheng)溫(wen)(wen)速度(du)不(bu)大于80℃/h,800℃后再(zai)提高升(sheng)溫(wen)(wen)速度(du)等方(fang)法。
③. 控制淬火油冷卻(que)時的工件出油溫度。
這類材料因合金元素(su)高(gao)，馬氏體轉變溫(wen)(wen)度(du)(du)又(you)低，如(ru)果淬火(huo)冷卻(que)時間(jian)長，會增(zeng)加(jia)淬火(huo)應(ying)力而產生淬火(huo)裂紋(wen)，特別是截(jie)面較(jiao)大的(de)(de)零件，有時心部原始組(zu)織的(de)(de)缺陷比(bi)表(biao)面嚴重，加(jia)大了淬火(huo)產生裂紋(wen)的(de)(de)可(ke)能性。可(ke)適當減緩工(gong)件的(de)(de)冷卻(que)速度(du)(du)。如(ru)控(kong)制工(gong)件出油時的(de)(de)表(biao)面溫(wen)(wen)度(du)(du)，一般(ban)控(kong)制在馬氏體開始轉變溫(wen)(wen)度(du)(du)以下(xia)150~200℃,或表(biao)面溫(wen)(wen)度(du)(du)不(bu)高(gao)于(yu)50~80℃.對于(yu)大型工(gong)件，心部溫(wen)(wen)度(du)(du)較(jiao)高(gao)，熱量還會向(xiang)表(biao)面傳遞，可(ke)采用(yong)油－空(kong)氣－油－空(kong)氣交(jiao)替冷卻(que)的(de)(de)方式，以減緩淬火(huo)應(ying)力。
在(zai)(zai)高碳馬(ma)氏體(ti)(ti)鋼油淬(cui)火(huo)冷(leng)卻時，還應注意的(de)(de)一(yi)個問(wen)題是(shi)適當控制油的(de)(de)攪動(dong)(dong)速度。在(zai)(zai)保證(zheng)油溫(wen)不(bu)大(da)于(yu)80℃和不(bu)發生火(huo)災的(de)(de)條(tiao)件下，不(bu)必盲(mang)目追求和加大(da)油的(de)(de)冷(leng)卻效(xiao)果，試(shi)驗(yan)研究表明機械油在(zai)(zai)特別劇烈攪動(dong)(dong)時的(de)(de)淬(cui)火(huo)冷(leng)卻能力會(hui)接近水(shui)的(de)(de)淬(cui)火(huo)冷(leng)卻能力，這對馬(ma)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼來(lai)說是(shi)很危險(xian)的(de)(de)。這種(zhong)情況也是(shi)有過(guo)教訓的(de)(de)。
④. 淬火后及時回火
馬氏(shi)體(ti)不銹鋼在(zai)(zai)淬(cui)火(huo)(huo)冷卻(que)結(jie)束后(hou)(hou)(hou)(hou)，心部還會繼(ji)續(xu)發生(sheng)馬氏(shi)體(ti)轉變，不斷(duan)增加(jia)淬(cui)火(huo)(huo)應(ying)(ying)(ying)力，工(gong)件(jian)(jian)在(zai)(zai)放置過程中，淬(cui)火(huo)(huo)應(ying)(ying)(ying)力也會改變其分布(bu)方式，形(xing)成新(xin)的應(ying)(ying)(ying)力集中點，這(zhe)都(dou)可(ke)(ke)能使淬(cui)火(huo)(huo)工(gong)件(jian)(jian)在(zai)(zai)放置過程中發生(sheng)開(kai)裂(lie)(lie)，所以，這(zhe)類鋼淬(cui)火(huo)(huo)后(hou)(hou)(hou)(hou)應(ying)(ying)(ying)及時回(hui)火(huo)(huo)。工(gong)件(jian)(jian)冷卻(que)到室(shi)溫或(huo)用手可(ke)(ke)長期觸及的溫度時即可(ke)(ke)回(hui)火(huo)(huo)。淬(cui)火(huo)(huo)后(hou)(hou)(hou)(hou)最多不要超過8小(xiao)(xiao)時應(ying)(ying)(ying)進行回(hui)火(huo)(huo)，尤其在(zai)(zai)北(bei)方冬季更應(ying)(ying)(ying)注(zhu)意這(zhe)一問題。曾經(jing)發生(sheng)過這(zhe)類事(shi)故，在(zai)(zai)對(dui)一批馬氏(shi)體(ti)不銹鋼泵軸淬(cui)火(huo)(huo)后(hou)(hou)(hou)(hou)，因設備不足，未能及時回(hui)火(huo)(huo)，又(you)恰逢冬天，氣溫較低(di)，淬(cui)火(huo)(huo)后(hou)(hou)(hou)(hou)放置15小(xiao)(xiao)時,結(jie)果(guo)這(zhe)批軸全部開(kai)裂(lie)(lie)報廢。
