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)氏體(ti)(ti)沉(chen)淀硬化不銹(xiu)鋼提高馬氏體(ti)(ti)點和增加馬氏體(ti)(ti)量(liang)的(de)方法通常(chang)有(you)調整處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(T處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li))、冷變形處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(C處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li))和冷處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(R處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li))。所以,半奧(ao)氏體(ti)(ti)沉(chen)淀硬化不銹(xiu)鋼的(de)熱處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)比馬氏體(ti)(ti)沉(chen)淀硬化不銹(xiu)鋼熱處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)復雜一些。
0Cr17Ni7AI(PH17-7)是半奧氏體沉淀硬(ying)化不(bu)銹鋼(gang)的典型牌(pai)號,其化學(xue)成(cheng)分見表(biao)5-4,標(biao)準規定(ding)的力學(xue)性(xing)能見表(biao)5-5。
0Cr17Ni7Al 中的沉淀硬化元素是鋁,在時效時,以鎳一(yi)部化合(he)物析出的形(xing)式使鋼得到(dao)硬化。
0Cr17Ni7Al鋼(gang)的熱處理一般有(you)三種(zhong)組合方式。固溶處理(A)-加(jia)工(gong)-調整處理(T)-時效處理(H).
固溶處(chu)(chu)理(A)-加工-調整處(chu)(chu)理(T)-冷處(chu)(chu)理(R)-時效處(chu)(chu)理(H).
固溶處(chu)理(li)(A)-冷變形處(chu)理(li)(C)-時效處(chu)理(li)(H).
1. 固溶處理
0Cr17Ni7Al鋼固溶處(chu)理的加(jia)熱溫度可選(xuan)擇1040~1050℃,保溫后視情(qing)況空冷、油冷或(huo)水冷。處(chu)理后的組織基本是奧氏體組織,可能有少量鐵素體,硬度很低,一般達200HB左右。強度低,但(dan)塑性(xing)高。
固(gu)溶處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)準確(que)度(du)(du)、均(jun)勻性及(ji)(ji)冷卻(que)效果(guo)都(dou)會(hui)影(ying)響材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)最終(zhong)處(chu)(chu)理(li)效果(guo)。0Cr17Ni7Al固(gu)溶處(chu)(chu)理(li)后(hou)可能含有5%~10%的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素體(ti),如(ru)果(guo)加(jia)熱溫度(du)(du)超高,鐵(tie)(tie)素體(ti)量(liang)就(jiu)會(hui)增多(duo),特別是鋼中(zhong)含碳(tan)量(liang)低(di)時(shi),鐵(tie)(tie)素體(ti)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)更(geng)明(ming)顯(xian)。如(ru)果(guo)超溫太多(duo),材(cai)料(liao)(liao)過(guo)(guo)熱而產(chan)生(sheng)過(guo)(guo)量(liang)鐵(tie)(tie)素體(ti),在以后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)理(li)中(zhong)很難(nan)消(xiao)除,將直接(jie)影(ying)響時(shi)效后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)理(li)質(zhi)量(liang)。反(fan)之,如(ru)果(guo)固(gu)溶溫度(du)(du)過(guo)(guo)低(di),材(cai)料(liao)(liao)M.點會(hui)上升(sheng),冷卻(que)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)組織中(zhong)可能會(hui)產(chan)生(sheng)部分(fen)馬(ma)氏體(ti),這(zhe)不(bu)僅給下(xia)一(yi)步的(de)(de)(de)(de)(de)成型加(jia)工造成困(kun)難(nan),還(huan)會(hui)因為這(zhe)部分(fen)馬(ma)氏體(ti)過(guo)(guo)飽和碳(tan)及(ji)(ji)合金的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)不(bu)足(zu),達不(bu)到(dao)理(li)想的(de)(de)(de)(de)(de)硬度(du)(du),也會(hui)影(ying)響最終(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)沉淀強(qiang)化效果(guo),得不(bu)到(dao)理(li)想的(de)(de)(de)(de)(de)硬度(du)(du)和強(qiang)度(du)(du),還(huan)影(ying)響材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)彈性,所以,對于用0Cr17Ni7Al制造的(de)(de)(de)(de)(de)彈性件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)熱處(chu)(chu)理(li)更(geng)應(ying)注意這(zhe)一(yi)問題。
2. 調整(zheng)處理
調整(zheng)處理的(de)(de)作用(yong)是通過加熱(re)使奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)中的(de)(de)合(he)金(jin)碳化物析(xi)出(chu),降低奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)穩定性(xing),從(cong)而提(ti)高馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變溫度(du),以保證(zheng)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)向(xiang)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)轉變,調整(zheng)加熱(re)溫度(du)不同(tong),對馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變溫度(du)的(de)(de)改(gai)變程度(du)也(ye)不同(tong),冷(leng)卻后馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)量(liang)也(ye)不同(tong),從(cong)而反映(ying)出(chu)硬度(du)上的(de)(de)差別。
目前,0Cr17Ni7Al在實際(ji)生產中的(de)調整(zheng)處理一般有(you)兩種溫度選擇(ze)。
一(yi)種是當對鋼的強(qiang)度(du)要求不高時,可(ke)(ke)采用(yong)760℃左(zuo)右的溫度(du)加熱,Ms點可(ke)(ke)提高到(dao)70℃左(zuo)右,冷(leng)卻后,基(ji)體(ti)是馬(ma)氏體(ti)組織(zhi),馬(ma)氏體(ti)中的碳和(he)合金元素有一(yi)定程度(du)的過飽和(he)。然(ran)后再(zai)進行時效處理。
第二種情況是(shi)對(dui)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)要求很高(gao)(gao)時(shi),可采(cai)用960℃左右的(de)(de)(de)(de)加熱溫(wen)度(du)(du),此時(shi)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)M.點在-70~-60℃,冷卻后(hou),基(ji)體(ti)是(shi)碳(tan)和合金(jin)充分過飽和的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti),然后(hou)應再(zai)進行一次(ci) -73℃左右的(de)(de)(de)(de)冷處(chu)理(li)(li),得(de)(de)到(dao)馬(ma)氏(shi)體(ti)組織(zhi)。這(zhe)種馬(ma)氏(shi)體(ti)中的(de)(de)(de)(de)碳(tan)和合金(jin)元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)過飽和程(cheng)度(du)(du)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)(gao)于經(jing)760℃左右溫(wen)度(du)(du)調(diao)整(zheng)(zheng)得(de)(de)到(dao)的(de)(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)中碳(tan)和合金(jin)元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)過飽和程(cheng)度(du)(du)。所以,高(gao)(gao)溫(wen)調(diao)整(zheng)(zheng)處(chu)理(li)(li)并經(jing)冷處(chu)理(li)(li)后(hou)得(de)(de)到(dao)的(de)(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)基(ji)體(ti)強(qiang)(qiang)度(du)(du)高(gao)(gao),經(jing)時(shi)效后(hou),沉淀強(qiang)(qiang)化的(de)(de)(de)(de)效果(guo)也(ye)大。有(you)試(shi)驗(yan)數據表(biao)明,0Cr17Ni7Al 鋼(gang)經(jing)固(gu)溶(rong) 960℃調(diao)整(zheng)(zheng)、 -73℃冷處(chu)理(li)(li)時(shi)效處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)比固(gu)溶(rong) -760℃調(diao)整(zheng)(zheng)-時(shi)效處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)能提高(gao)(gao)20%左右。
調整(zheng)處(chu)(chu)理(li)(li)的作用是調整(zheng)M.點,調整(zheng)處(chu)(chu)理(li)(li)溫(wen)度(du)的準確程度(du)對處(chu)(chu)理(li)(li)效果的影響相似于(yu)固溶處(chu)(chu)理(li)(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)理(li)(li)的(de)目的(de)是使調(diao)整處(chu)理(li)(li)后還(huan)存在(zai)的(de)奧(ao)氏體(ti)能(neng)繼續向馬氏體(ti)轉變。冷(leng)處(chu)理(li)(li)一般采用-73℃,較(jiao)長時(shi)間(jian)地保(bao)(bao)(bao)持,通常保(bao)(bao)(bao)持8h以(yi)上,以(yi)確保(bao)(bao)(bao)奧(ao)氏體(ti)的(de)充分(fen)轉變。采用-73℃保(bao)(bao)(bao)溫,是因為這個溫度(du)已經低(di)于經過(guo)調(diao)整處(chu)理(li)(li)(960℃左右(you)調(diao)整)后的(de)Ms 溫度(du)。由于是在(zai)極低(di)的(de)溫度(du)下(xia)轉變,才需要有較(jiao)長的(de)等(deng)溫保(bao)(bao)(bao)持時(shi)間(jian)。處(chu)理(li)(li)后再(zai)經時(shi)效處(chu)理(li)(li),使材料獲得高的(de)強度(du)和韌(ren)性配合的(de)綜合機械性能(neng)。
為保(bao)證好的(de)冷處理(li)效果,要注意在調(diao)整(zheng)處理(li)后盡快(kuai)進行冷處理(li),最(zui)好不超過1小時,最(zui)多不要超過8小時,因為放置時間(jian)長了會促使奧氏體(ti)的(de)穩定化,影響(xiang)冷處理(li)效果。
4. 冷變形處理
0Cr17Ni7Al鋼的冷變形加工處理(li),主要(yao)是指為獲得絲材(cai)、薄板材(cai)、帶(dai)材(cai)的冷加工變形過程。
冷加工(gong)變(bian)形度(du)(du)會(hui)影(ying)響Ma溫度(du)(du),從而影(ying)響獲得的(de)馬氏體量、最終(zhong)反映在(zai)沉淀硬化后(hou)的(de)硬度(du)(du)和(he)強(qiang)度(du)(du)不同。有試驗研(yan)究(jiu)表(biao)明,冷變(bian)形加工(gong)量大(da)于50%時(shi),才(cai)會(hui)突顯(xian)強(qiang)化作用(yong)。冷變(bian)形量越大(da),時(shi)效后(hou)沉淀強(qiang)化的(de)效果(guo)越明顯(xian),見表(biao)5-6。
5. 時效處理
0Cr17Ni7Al 時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)時(shi)的(de)主要沉淀析(xi)出(chu)物(wu)是鎳-鋁(lv)金屬間(jian)化合物(wu)。時(shi)效(xiao)(xiao)溫度的(de)確(que)定主要是根據對(dui)性(xing)能的(de)要求和時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)前(qian)的(de)經歷程序。目前(qian),通常使用的(de)方式(shi)有以(yi)下幾種。
a. 固溶(rong)處理(li)后采用(yong)760℃左(zuo)右溫度調整處理(li),時效(xiao)溫度采用(yong)560℃左(zuo)右,空冷。
b. 固溶處理后采用(yong)960℃左右(you)溫(wen)度(du)調整處理,再進行-73℃左右(you)溫(wen)度(du)冷處理,時效溫(wen)度(du)采用(yong)510℃左右(you),空冷。
c. 固溶處理后(hou)采(cai)用(yong)冷加工(gong)變形時(如冷拉絲、冷軋(ya)板等(deng)),時效(xiao)溫度(du)采(cai)用(yong)490℃左右(you),空冷。
時(shi)(shi)效處(chu)理的(de)溫度(du)控制要更精確,最好控制在工藝溫度(du)±5℃范(fan)圍內,時(shi)(shi)效保(bao)(bao)溫時(shi)(shi)間(jian)一(yi)般要比固(gu)溶保(bao)(bao)溫時(shi)(shi)間(jian)延長1~2倍。以保(bao)(bao)證沉淀相的(de)充分析出(chu)。