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(wan)全退火可(ke)改善(shan)鋼材鍛(duan)造、軋制、鑄造等加工后可(ke)能存在的不良(liang)組(zu)織，并為以(yi)后淬(cui)火、回火熱處理(li)提供良(liang)好的組(zu)織保證；可(ke)以(yi)完(wan)全消除各種應力，降(jiang)低硬度，便于加工。
鍛軋態(tai)的1Cr13不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼、2Cr13不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼、3Cr13不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼經完(wan)全退火后(hou)，硬度(du)分別不(bu)(bu)大于150HB,180HB和210HB.
一(yi)些對機械性能(neng)、耐(nai)腐蝕性能(neng)要求不(bu)高(gao)的零部件可以在(zai)完(wan)全退火狀態(tai)下(xia)使用。
2. 等溫退(tui)火
等溫(wen)(wen)退火是把鋼加熱到奧氏(shi)體(ti)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)(du)（一(yi)(yi)般采用850~880℃),也可以將鋼材鍛(duan)造(zao)或鑄造(zao)后(hou)冷(leng)卻到這一(yi)(yi)溫(wen)(wen)度(du)(du)區間，充(chong)分(fen)保溫(wen)(wen)，再冷(leng)卻到該鋼奧氏(shi)體(ti)轉變(bian)最快的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)范圍（俗稱轉變(bian)曲線(xian)的(de)鼻子部分(fen)，為(wei)700~740℃)充(chong)分(fen)保溫(wen)(wen)，使奧氏(shi)體(ti)充(chong)分(fen)轉變(bian)后(hou)空冷(leng)。
等溫退(tui)火可以起到完全退(tui)火的作用，而且比(bi)完全退(tui)火縮短了占(zhan)用加熱爐的時間，提(ti)高(gao)了效率(lv)。
在工(gong)作實(shi)踐中還發現，這類馬氏體(ti)不銹鋼的(de)等溫退火(huo)對改善不良的(de)鍛(duan)造組織，提(ti)高(gao)淬火(huo)、回(hui)火(huo)后的(de)力學性能(neng)，特別是提(ti)高(gao)沖擊(ji)韌性有著特殊的(de)作用。
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，鋼的(de)非平衡組織再次加熱(re)，發(fa)生(sheng)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變(bian)時，新相可能(neng)生(sheng)成球形(xing)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，也(ye)可能(neng)生(sheng)成針形(xing)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，或者同時生(sheng)成兩(liang)種奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)。如果轉變(bian)產物(wu)以(yi)針形(xing)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)為主，則在(zai)加熱(re)轉變(bian)完成后，鍛(duan)后得(de)到的(de)粗(cu)大(da)的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶粒組織會(hui)得(de)到恢復并造成組織遺傳。可想而知，這(zhe)種具(ju)有粗(cu)大(da)的(de)或不(bu)(bu)均(jun)勻(yun)(yun)的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，在(zai)淬火(huo)冷(leng)卻時必然得(de)到粗(cu)大(da)的(de)或不(bu)(bu)均(jun)勻(yun)(yun)的(de)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組織，經回(hui)火(huo)后，獲得(de)不(bu)(bu)均(jun)勻(yun)(yun)索(suo)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組織，這(zhe)必將引起力(li)學性(xing)能(neng)，特(te)別是沖擊韌(ren)性(xing)的(de)降低(di)。
基于這種分(fen)析，我們將這批泵軸重(zhong)新進行了(le)等(deng)溫退(tui)火處理，獲得(de)了(le)鐵素體(ti)和碳(tan)化物的(de)平(ping)衡組(zu)織(zhi)。
經等(deng)(deng)(deng)溫退火(huo)(huo)(huo)(huo)的(de)泵軸(zhou)再用(yong)原淬火(huo)(huo)(huo)(huo)、回火(huo)(huo)(huo)(huo)工藝(yi)處理后（（970±10)℃加(jia)熱保溫后油冷，（685±10)℃加(jia)熱保溫后油冷），力學性能(neng)完全達到(dao)技(ji)術要求，實檢性能(neng)：Rm為(wei)(wei)790N/m㎡;R0.2為(wei)(wei)660N/m㎡;A為(wei)(wei)22%;Z為(wei)(wei)66%;Av,三(san)個試樣分別(bie)為(wei)(wei)79.0J、74J和(he)74J,平均為(wei)(wei)75.7J.未(wei)經等(deng)(deng)(deng)溫退火(huo)(huo)(huo)(huo)的(de)淬火(huo)(huo)(huo)(huo)、回火(huo)(huo)(huo)(huo)組(zu)(zu)織(zhi)和(he)經等(deng)(deng)(deng)溫退火(huo)(huo)(huo)(huo)后的(de)淬火(huo)(huo)(huo)(huo)、回火(huo)(huo)(huo)(huo)組(zu)(zu)織(zhi)分別(bie)是圖4-11和(he)圖4-12。
3. 低(di)溫退火
馬氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)低溫退(tui)火(huo)，有(you)(you)的稱高溫回(hui)火(huo)（嚴格從定義上來講和作用目的方面看(kan)，稱高溫回(hui)火(huo)是不(bu)準確的），是把鋼(gang)(gang)加熱到Ac1溫度以上（有(you)(you)時略低于Ac1溫度）至A3溫度以下，保溫后(hou)爐冷或空(kong)冷。這種退(tui)火(huo)可以使鋼(gang)(gang)軟化，便于加工(gong)和消除應(ying)力。對于改(gai)善組(zu)織的作用遠不(bu)如完全退(tui)火(huo)和等溫退(tui)火(huo)。
低溫退(tui)火(huo)一(yi)般(ban)用(yong)于較小的(de)鑄件(jian)(jian)、鍛(duan)件(jian)(jian)或以后還經淬火(huo)、回(hui)火(huo)熱處理的(de)零(ling)部件(jian)(jian)。較大的(de)鑄件(jian)(jian)、鍛(duan)件(jian)(jian)及應力很(hen)大的(de)零(ling)部件(jian)(jian)毛坯，還是(shi)采用(yong)完全(quan)退(tui)火(huo)或等溫退(tui)火(huo)為好。
1Cr13不(bu)銹鋼、2Cr13不(bu)銹鋼、3Cr13不(bu)銹鋼低(di)溫(wen)退火溫(wen)度為740~780℃,如果以消除(chu)應力為主要目的，可(ke)以降低(di)加熱溫(wen)度至(zhi)700℃左右。保溫(wen)后一般爐(lu)冷至(zhi)500℃以下出爐(lu)空冷。
低(di)(di)溫(wen)(wen)退(tui)(tui)火(huo)(huo)后(hou)的(de)(de)(de)硬(ying)度(du)一(yi)般高于完全退(tui)(tui)火(huo)(huo)后(hou)的(de)(de)(de)硬(ying)度(du)30~40HB,依含碳量不同，可(ke)保持在180~230HB.當然(ran)，低(di)(di)溫(wen)(wen)退(tui)(tui)火(huo)(huo)選(xuan)擇的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)越高，硬(ying)度(du)越低(di)(di)。圖4-13和(he)(he)圖4-14分別顯示了1Cr13不銹鋼低(di)(di)溫(wen)(wen)退(tui)(tui)火(huo)(huo)和(he)(he)完全退(tui)(tui)火(huo)(huo)加熱溫(wen)(wen)度(du)、保溫(wen)(wen)時間與硬(ying)度(du)的(de)(de)(de)關系及(ji)低(di)(di)溫(wen)(wen)退(tui)(tui)火(huo)(huo)與完全退(tui)(tui)火(huo)(huo)后(hou)的(de)(de)(de)硬(ying)度(du)差異。
1Cr13、2Cr13 鋼和3Cr13鋼完全退火后應保證(zheng)的機械性(xing)能(neng)見(jian)表(biao)4-4,實測(ce)性(xing)能(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、淬火(huo)
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼淬(cui)火的主要目(mu)的是要獲(huo)得馬氏(shi)體組(zu)織。即(ji)將其(qi)加熱到(dao)(dao)A3以上的一個溫度范圍，使合(he)金(jin)碳(tan)化物充分(fen)溶解，得到(dao)(dao)碳(tan)與(yu)鉻較均勻(yun)的奧氏(shi)體，然后，以適當(dang)的速度冷卻下來(lai)，最終獲(huo)得馬氏(shi)體組(zu)織。
1. 淬(cui)火(huo)加(jia)熱
Cr13型馬(ma)氏(shi)體不銹(xiu)鋼因(yin)含(han)有較(jiao)高(gao)(gao)的(de)鉻(ge)含(han)量，提高(gao)(gao)了(le)相變點Ac3,又因(yin)大量的(de)合(he)金碳(tan)化物(wu)的(de)存在，使(shi)組織中(zhong)的(de)碳(tan)和鉻(ge)元(yuan)素分布不均(jun)，其在加(jia)熱(re)過程中(zhong)擴(kuo)散速度(du)緩慢，所以，為使(shi)碳(tan)化物(wu)充(chong)分溶(rong)解(jie)，得到成分比較(jiao)均(jun)勻的(de)奧氏(shi)體及冷卻之后(hou)得到有足夠碳(tan)、鉻(ge)飽(bao)和度(du)的(de)均(jun)勻的(de)馬(ma)氏(shi)體組織，這類鋼的(de)淬火加(jia)熱(re)溫(wen)度(du)高(gao)(gao)于碳(tan)鋼和合(he)金結構鋼，即提高(gao)(gao)淬火加(jia)熱(re)溫(wen)度(du)并適(shi)當延(yan)長保溫(wen)時間。
該類(lei)鋼導熱性差(cha)，特(te)別是在較低溫度時(shi)，導熱性更差(cha)，為防止加熱過(guo)程(cheng)中產生裂(lie)紋，保證(zheng)零件的(de)內外溫差(cha)較小，在淬火(huo)加熱時(shi)應控制加熱速(su)度，或先行(xing)預熱。根據經驗，在750℃以前，升溫速(su)度應不(bu)大于(yu)80℃/h。
1Cr13不(bu)銹鋼(gang)、2Cr13不(bu)銹鋼(gang)、3Cr13不(bu)銹鋼(gang)，因它們(men)的含碳(tan)量不(bu)同(tong)，原始(shi)組織存在差異，所以，各自的淬火加(jia)熱溫度略有不(bu)同(tong)。
1Cr13不銹鋼由(you)于(yu)含碳量(liang)較低，加熱到淬火溫(wen)度時，仍(reng)處于(yu)奧氏體(ti)(ti)和鐵素體(ti)(ti)兩相區的(de)邊緣部分，組織中會含有(you)一定(ding)量(liang)的(de)鐵素體(ti)(ti)，見圖4-15。
淬(cui)火(huo)(huo)冷卻后，這部分(fen)未溶鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)保留在(zai)(zai)淬(cui)火(huo)(huo)鋼(gang)組(zu)織中。鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)量(liang)的(de)多少，首先與含(han)(han)(han)碳(tan)量(liang)有(you)(you)關，見圖4-16.此外(wai)，鉻的(de)含(han)(han)(han)量(liang)及鉬、硅(gui)的(de)殘存量(liang)均產生影響。淬(cui)火(huo)(huo)鋼(gang)中鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)存在(zai)(zai)，對硬(ying)度、機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)，尤(you)其是沖擊(ji)韌性(xing)(xing)會產生不良影響，所(suo)以，在(zai)(zai)對有(you)(you)較高機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)要求的(de)零件選(xuan)用1Cr13鋼(gang)時，應(ying)特(te)殊提出成分(fen)控制條件。生產實踐中發現，盡管1Cr13鋼(gang)成分(fen)都在(zai)(zai)標準(zhun)的(de)合格范圍(wei)內，但當實際含(han)(han)(han)碳(tan)量(liang)低于0.11%,鉻量(liang)處于上限時（＞13%)組(zu)織中的(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)含(han)(han)(han)量(liang)可達到(dao)15%~20%,而(er)實際含(han)(han)(han)碳(tan)量(liang)控制在(zai)(zai)0.12%~0.15%,含(han)(han)(han)鉻量(liang)在(zai)(zai)下限時（＜12%),則組(zu)織中的(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)量(liang)可小于5%。
淬(cui)(cui)火加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)對組織(zhi)中的鐵素(su)體(ti)(ti)含量(liang)(liang)也產(chan)生(sheng)影(ying)響。從圖4-16可見，在(zai)成分一定時(shi)，加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)在(zai)950~1100℃區間(jian)內，鐵素(su)體(ti)(ti)量(liang)(liang)保持在(zai)較低范圍(wei)。隨著加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)升高，鐵素(su)體(ti)(ti)量(liang)(liang)明顯增加(jia)(jia)(jia)(jia)。所以，在(zai)材料標準中推薦的1Cr13 鋼淬(cui)(cui)火加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)為950~1000℃,但在(zai)實際生(sheng)產(chan)中，為保證碳及合金元素(su)的充(chong)分溶解(jie)，常取淬(cui)(cui)火加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)在(zai)1000~1050℃.更高的加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)會引起(qi)組織(zhi)中的鐵素(su)體(ti)(ti)量(liang)(liang)增加(jia)(jia)(jia)(jia)及晶(jing)粒(li)長大。
2Cr13、3Cr13不(bu)銹鋼相(xiang)對于(yu)1Cr13不(bu)銹鋼來說，有更高的(de)(de)含碳(tan)(tan)量，一般(ban)情(qing)況下，淬火(huo)后組織中(zhong)不(bu)會存在(zai)鐵素體，淬火(huo)加熱(re)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)確定主要是保證(zheng)鋼中(zhong)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)物能充分溶解于(yu)奧氏體中(zhong)，以保證(zheng)淬火(huo)、回(hui)火(huo)后獲得理(li)想的(de)(de)機械性能和耐(nai)腐蝕(shi)性。實(shi)踐證(zheng)明，2Cr13、3Cr13鋼淬火(huo)加熱(re)溫(wen)度(du)(du)選(xuan)擇在(zai)980~1000℃且充分保溫(wen)即(ji)可，實(shi)際生(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)(de)加熱(re)溫(wen)度(du)(du)略提高一些，2Cr13淬火(huo)加熱(re)溫(wen)度(du)(du)通常(chang)取1000~1030℃,而(er)3Cr13鋼中(zhong)碳(tan)(tan)化(hua)物偏多，實(shi)際生(sheng)產(chan)中(zhong)淬火(huo)加熱(re)溫(wen)度(du)(du)取1020~1050℃即(ji)可。
更高的(de)淬火加熱(re)溫度不(bu)宜采用(yong)，因為更高的(de)溫度會引起奧氏體(ti)晶粒粗大，帶來不(bu)良作用(yong)，見(jian)圖(tu)4-17。
淬火(huo)(huo)加(jia)熱溫度更高(gao)還會引起淬火(huo)(huo)硬度下降，見圖4-18,這主要是由于(yu)合金元素和碳(tan)的(de)過分溶(rong)解，增加(jia)了奧氏體的(de)穩定性，淬火(huo)(huo)后會存(cun)在較多的(de)殘留奧氏體的(de)原因。
2. 淬火(huo)冷(leng)卻
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼，由于較(jiao)高(gao)含鉻量(liang)的作用，使高(gao)溫奧氏(shi)體(ti)較(jiao)穩定，等(deng)溫轉變(bian)曲線右移。見(jian)圖(tu)4-19和(he)圖(tu)4-20及圖(tu)4-9.在冷卻(que)(que)過程中不易發生珠光體(ti)和(he)貝(bei)氏(shi)體(ti)轉變(bian)，降(jiang)低了臨界冷卻(que)(que)速度(du)，見(jian)圖(tu)4-21.在較(jiao)低的冷卻(que)(que)速度(du)條件下，即可進行(xing)馬氏(shi)體(ti)轉變(bian)，獲得馬氏(shi)體(ti)組織，采用空(kong)冷或(huo)油冷均可得到較(jiao)高(gao)的淬火硬(ying)度(du)。
但油冷(leng)卻比空氣冷(leng)卻的(de)(de)鋼在調質硬(ying)度(du)和(he)強度(du)相同的(de)(de)情況下，有(you)更(geng)好(hao)的(de)(de)塑(su)性和(he)韌性。所以，在實際生(sheng)產中，對于截(jie)面尺寸(cun)較大的(de)(de)零(ling)件或對機(ji)械(xie)性能，尤(you)其是塑(su)性和(he)韌性要求(qiu)較高的(de)(de)零(ling)件，最(zui)好(hao)采用(yong)油冷(leng)，對于較小零(ling)件和(he)形(xing)狀(zhuang)復雜，易產生(sheng)淬(cui)火(huo)裂紋的(de)(de)零(ling)件可采用(yong)空冷(leng)。
1Cr13、2Cr13、3Cr13不銹鋼(gang)的臨界點（近(jin)似值）見(jian)表4-6。
三、回(hui)火
1Cr13、2Cr13、3Cr13不(bu)銹鋼淬火(huo)冷卻后，獲(huo)得以馬氏體為基(ji)體的組(zu)織，因其固溶了碳(tan)，使晶格扭曲，存在較大的應力，組(zu)織不(bu)夠穩(wen)定，不(bu)能(neng)直接應用，淬火(huo)后必須經回(hui)火(huo)再使用。
這三種(zhong)牌號的(de)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼普遍應用于制(zhi)造機械(xie)構件，要(yao)求具有良好(hao)的(de)綜合機械(xie)性能(neng)和一定的(de)耐腐蝕性能(neng)，一般淬(cui)火后(hou)再(zai)經高(gao)溫(wen)回(hui)火，即調質熱處理狀態下使用。回(hui)火溫(wen)度可根據強韌性的(de)要(yao)求選定在550~750℃之間，回(hui)火后(hou)的(de)基體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織為索氏體(ti)(ti)(ti)(ti)，有的(de)可能(neng)是保留(liu)淬(cui)火馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)位向的(de)板條狀或(huo)粒狀索氏體(ti)(ti)(ti)(ti)。1Cr13鋼回(hui)火組(zu)織中(zhong)還(huan)可能(neng)存(cun)在有淬(cui)火加熱時未溶的(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)。見圖4-22。
對于(yu)(yu)3Cr13不銹鋼(gang)，已屬于(yu)(yu)共(gong)析鋼(gang)，淬火(huo)(huo)后可獲(huo)得(de)很(hen)高(gao)的硬度，也常用(yong)于(yu)(yu)制造(zao)有(you)高(gao)硬度，高(gao)耐磨(mo)性能要(yao)求(qiu)的零部件(jian)，如(ru)軸套、擋套、密封環等。這(zhe)時(shi)可采用(yong)較低(di)溫度的回(hui)(hui)火(huo)(huo)或者(zhe)表面淬火(huo)(huo)后低(di)溫回(hui)(hui)火(huo)(huo)，依據對使用(yong)硬度的要(yao)求(qiu)，回(hui)(hui)火(huo)(huo)溫度確定在200~350℃之(zhi)間，可獲(huo)得(de)40~55HRC的硬度。而(er)400~550℃之(zhi)間的回(hui)(hui)火(huo)(huo)，由于(yu)(yu)組織中會析出(chu)彌(mi)散度很(hen)高(gao)的合金碳(tan)化物，耐腐蝕(shi)性降(jiang)低(di)，并產生較大(da)的脆性，所(suo)以一般不推薦采用(yong)，只(zhi)有(you)用(yong)其制作彈性元(yuan)件(jian)時(shi)，才采用(yong)這(zhe)一區間的溫度回(hui)(hui)火(huo)(huo)，如(ru)3Cr13不銹鋼(gang)用(yong)于(yu)(yu)制造(zao)彈簧時(shi)，淬火(huo)(huo)油冷后在450℃左右回(hui)(hui)火(huo)(huo)，可保(bao)持(chi)硬度在45~50HRC。
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼回火溫度與(yu)硬度之間(jian)的關系曲線見圖4-23~圖4-25。
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼按(an)硬度要求(qiu)選(xuan)定的(de)回火溫度范(fan)圍見表(biao)4-7。
這三(san)種鋼的(de)(de)回火(huo)冷卻一般采用(yong)空(kong)冷，如果對(dui)韌(ren)性(xing)有(you)(you)更高的(de)(de)要求時，也可(ke)采用(yong)油(you)(you)冷卻，特別是2Cr13鋼油(you)(you)冷比空(kong)冷的(de)(de)韌(ren)性(xing)有(you)(you)較(jiao)大幅(fu)度的(de)(de)提高。
四、熱處理時需要注意(yi)的一(yi)些問題
1. 1Cr13(ZG1Cr13)鋼(gang)成(cheng)分(fen)中碳含量的(de)控制(zhi)問題
在(zai)一些不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)關標準中(zhong)(zhong)，對(dui)1Cr13(ZG1Cr13)鋼(gang)的(de)(de)(de)含碳(tan)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)標注為(wei)(wei)(wei)(wei)不(bu)(bu)(bu)大于(yu)(yu)0.15%,這種對(dui)碳(tan)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)無下(xia)限(xian)(xian)的(de)(de)(de)控制(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)實際生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)帶來了(le)麻煩，主(zhu)要反映在(zai)熱(re)(re)處(chu)理(li)和(he)(he)熱(re)(re)處(chu)理(li)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)上(shang)。眾所周(zhou)知，碳(tan)與(yu)(yu)硫、磷(lin)等有害元素(su)不(bu)(bu)(bu)同，硫、磷(lin)控制(zhi)得越低(di)越好(hao)，而(er)(er)碳(tan)在(zai)馬氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)雙重作用決定了(le)其(qi)含量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)應有上(shang)限(xian)(xian)和(he)(he)下(xia)限(xian)(xian)控制(zhi)，否則(ze)將滿(man)足(zu)不(bu)(bu)(bu)了(le)使用要求。當1Cr13(ZG1Cr13)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)含碳(tan)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)低(di)于(yu)(yu)0.09%,而(er)(er)鉻又是(shi)標準中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)、上(shang)限(xian)(xian)時，組(zu)織(zhi)中(zhong)(zhong)會存在(zai)較多量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)，這不(bu)(bu)(bu)僅保(bao)證不(bu)(bu)(bu)了(le)熱(re)(re)處(chu)理(li)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)機械性(xing)能，韌性(xing)很差，還會對(dui)復雜(za)零件(jian)的(de)(de)(de)鑄造(zao)(zao)(zao)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)不(bu)(bu)(bu)利作用。在(zai)工(gong)廠鑄造(zao)(zao)(zao)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)ZG1Cr13葉輪(lun)(lun)中(zhong)(zhong)，就多次出現過因(yin)(yin)碳(tan)含量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)低(di)而(er)(er)造(zao)(zao)(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)問題。比如，有一批(pi)ZG1Cr13泵葉輪(lun)(lun)經調質(zhi)(zhi)熱(re)(re)處(chu)理(li)后(hou)(hou)，機械性(xing)能達(da)不(bu)(bu)(bu)到指標，特別是(shi)沖擊韌性(xing)很低(di)，而(er)(er)且(qie)在(zai)葉輪(lun)(lun)開口部位葉片(pian)與(yu)(yu)蓋板相(xiang)(xiang)(xiang)連接處(chu)根部產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)裂紋，經過金(jin)相(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)析，組(zu)織(zhi)中(zhong)(zhong)含有近(jin)20%左右的(de)(de)(de)塊(kuai)狀(zhuang)鐵素(su)體(ti)，裂紋恰恰起源于(yu)(yu)鐵素(su)體(ti)塊(kuai)處(chu)，這是(shi)因(yin)(yin)為(wei)(wei)(wei)(wei)鐵素(su)體(ti)強度(du)低(di)于(yu)(yu)基(ji)體(ti)組(zu)織(zhi)，在(zai)鑄造(zao)(zao)(zao)和(he)(he)熱(re)(re)處(chu)理(li)應力的(de)(de)(de)作用下(xia)，成(cheng)為(wei)(wei)(wei)(wei)薄弱點而(er)(er)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)裂紋。后(hou)(hou)經對(dui)這批(pi)鑄件(jian)成(cheng)分(fen)復查，其(qi)含碳(tan)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)只達(da)0.07%,鉻為(wei)(wei)(wei)(wei)13.58%,硅(gui)為(wei)(wei)(wei)(wei)0.8%,正是(shi)由于(yu)(yu)碳(tan)含量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)過低(di)而(er)(er)鉻、硅(gui)偏上(shang)限(xian)(xian)，致(zhi)使鋼(gang)組(zu)織(zhi)中(zhong)(zhong)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)了(le)大量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)，并(bing)導致(zhi)性(xing)能降低(di)和(he)(he)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)鑄造(zao)(zao)(zao)裂紋。熱(re)(re)處(chu)理(li)裂紋。后(hou)(hou)將鑄造(zao)(zao)(zao)葉輪(lun)(lun)ZG1Cr13的(de)(de)(de)含碳(tan)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)控制(zhi)為(wei)(wei)(wei)(wei)不(bu)(bu)(bu)低(di)于(yu)(yu)0.10%,最佳控制(zhi)范(fan)圍為(wei)(wei)(wei)(wei)0.12%~0.14%,再沒發生(sheng)(sheng)(sheng)過同類質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)問題。
2. 回火脆性問題
關于Cr13型馬氏體不銹(xiu)鋼的(de)回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)問題還缺乏系統(tong)的(de)研究，一般認為其存在回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)，特別(bie)是2Cr13鋼回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)更敏(min)感一些。這幾種鋼應用(yong)于制造機(ji)械構件時，常在調質(zhi)狀(zhuang)態下使用(yong)，對(dui)第二類回(hui)(hui)(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)(xing)尤應注意，當要求(qiu)有高韌(ren)性(xing)(xing)時，回(hui)(hui)(hui)火(huo)時應采用(yong)油冷。表(biao)4-8顯示了不同回(hui)(hui)(hui)火(huo)冷卻方法對(dui)2Cr13鋼沖(chong)擊韌(ren)性(xing)(xing)的(de)影(ying)響。
3. 3Cr13 鋼淬火裂紋問題
在馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)中，3Cr13鋼(gang)的含(han)碳量較(jiao)高，淬火(huo)冷(leng)(leng)卻，特別是油冷(leng)(leng)時會產(chan)生較(jiao)大的淬火(huo)應(ying)(ying)力(li)，其馬(ma)氏體(ti)轉變溫度又低，易產(chan)生淬火(huo)裂(lie)(lie)紋。所(suo)以，3Cr13鋼(gang)淬火(huo)時，應(ying)(ying)注意防止裂(lie)(lie)紋的發生。可采取以下(xia)一些(xie)措施。
①. 盡(jin)量(liang)在粗加工后淬火
因為(wei)鍛造或軋制坯件(jian)的表面可(ke)能存在細紋(wen)、劃痕等(deng)、將成為(wei)淬(cui)火應(ying)力集中點和淬(cui)火裂紋(wen)的誘因。如粗加工確實(shi)有困(kun)難，可(ke)用(yong)砂輪等(deng)工具磨(mo)掉表面缺(que)陷。
②. 控制淬火加熱速度(du)
這類鋼一般都是塑性(xing)差(cha)、導熱(re)性(xing)不好。淬火加熱(re)速度過快，表面與心(xin)部溫(wen)(wen)差(cha)增大(da)，在表面層已發生(sheng)(sheng)奧氏體(ti)轉(zhuan)變時(shi)，內層還(huan)處于較低(di)(di)溫(wen)(wen)度的低(di)(di)塑性(xing)狀態，這樣，表面層因(yin)奧氏轉(zhuan)變體(ti)積變小收(shou)縮，受到(dao)內層制約(yue)，產生(sheng)(sheng)拉(la)應(ying)力，當(dang)拉(la)應(ying)力超過材(cai)料(liao)破斷強度時(shi)，即產生(sheng)(sheng)裂(lie)紋。因(yin)此，可采用(yong)預熱(re)（500~700℃)或在低(di)(di)溫(wen)(wen)段控制升(sheng)溫(wen)(wen)速度不大(da)于80℃/h,800℃后再(zai)提高升(sheng)溫(wen)(wen)速度等方法。
③. 控制淬火油冷卻時的工(gong)件出油溫度。
這(zhe)類材料因合(he)金元素高(gao)，馬氏(shi)體(ti)轉變溫度又(you)低，如果淬(cui)火(huo)冷(leng)卻時間長(chang)，會增加淬(cui)火(huo)應力(li)而(er)產生(sheng)淬(cui)火(huo)裂紋，特(te)別是截面較大的(de)(de)零件(jian)，有(you)時心部原始組織的(de)(de)缺陷比(bi)表(biao)(biao)面嚴(yan)重，加大了淬(cui)火(huo)產生(sheng)裂紋的(de)(de)可(ke)能性。可(ke)適當減緩(huan)工件(jian)的(de)(de)冷(leng)卻速度。如控制工件(jian)出油時的(de)(de)表(biao)(biao)面溫度，一般控制在馬氏(shi)體(ti)開(kai)始轉變溫度以(yi)下150~200℃,或表(biao)(biao)面溫度不高(gao)于(yu)(yu)50~80℃.對于(yu)(yu)大型工件(jian)，心部溫度較高(gao)，熱量還(huan)會向表(biao)(biao)面傳(chuan)遞，可(ke)采用油－空(kong)氣－油－空(kong)氣交替冷(leng)卻的(de)(de)方式，以(yi)減緩(huan)淬(cui)火(huo)應力(li)。
在(zai)(zai)高(gao)碳馬(ma)氏體(ti)鋼(gang)(gang)油(you)(you)淬火(huo)冷卻(que)時，還應注意的(de)(de)一個(ge)問題是適(shi)當控制油(you)(you)的(de)(de)攪(jiao)動(dong)速度。在(zai)(zai)保證油(you)(you)溫不(bu)大于80℃和(he)(he)不(bu)發生火(huo)災的(de)(de)條件下，不(bu)必(bi)盲目追求和(he)(he)加大油(you)(you)的(de)(de)冷卻(que)效果，試(shi)驗研究表明機械(xie)油(you)(you)在(zai)(zai)特別劇烈攪(jiao)動(dong)時的(de)(de)淬火(huo)冷卻(que)能力會接(jie)近(jin)水的(de)(de)淬火(huo)冷卻(que)能力，這對(dui)馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)來說是很危險的(de)(de)。這種情況也是有(you)過教訓的(de)(de)。
④. 淬(cui)火(huo)(huo)后及時回火(huo)(huo)
馬(ma)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼在淬(cui)火(huo)(huo)(huo)冷卻結(jie)束后(hou)(hou)，心(xin)部(bu)還會繼(ji)續發(fa)生馬(ma)氏(shi)體轉變，不(bu)(bu)斷(duan)增加淬(cui)火(huo)(huo)(huo)應(ying)力，工(gong)件(jian)在放(fang)置(zhi)(zhi)過程中，淬(cui)火(huo)(huo)(huo)應(ying)力也會改變其分布方(fang)(fang)式，形成新的應(ying)力集(ji)中點，這(zhe)(zhe)都可(ke)能(neng)使(shi)淬(cui)火(huo)(huo)(huo)工(gong)件(jian)在放(fang)置(zhi)(zhi)過程中發(fa)生開(kai)裂(lie)，所以，這(zhe)(zhe)類鋼淬(cui)火(huo)(huo)(huo)后(hou)(hou)應(ying)及(ji)時(shi)(shi)(shi)回(hui)火(huo)(huo)(huo)。工(gong)件(jian)冷卻到室溫或用(yong)手可(ke)長(chang)期觸及(ji)的溫度(du)時(shi)(shi)(shi)即可(ke)回(hui)火(huo)(huo)(huo)。淬(cui)火(huo)(huo)(huo)后(hou)(hou)最多不(bu)(bu)要超過8小時(shi)(shi)(shi)應(ying)進行回(hui)火(huo)(huo)(huo)，尤(you)其在北方(fang)(fang)冬(dong)季更應(ying)注意這(zhe)(zhe)一(yi)問(wen)題。曾經發(fa)生過這(zhe)(zhe)類事故，在對一(yi)批馬(ma)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼泵軸(zhou)淬(cui)火(huo)(huo)(huo)后(hou)(hou)，因設備不(bu)(bu)足(zu)，未能(neng)及(ji)時(shi)(shi)(shi)回(hui)火(huo)(huo)(huo)，又恰逢冬(dong)天(tian)，氣溫較低，淬(cui)火(huo)(huo)(huo)后(hou)(hou)放(fang)置(zhi)(zhi)15小時(shi)(shi)(shi),結(jie)果這(zhe)(zhe)批軸(zhou)全部(bu)開(kai)裂(lie)報廢(fei)。
