馬氏體沉淀硬化不銹鋼固溶處理后的基體組織基本上是馬氏體，已具有較好的強度，再經適當的時效處理即可滿足性能要求。一般情況下，采用固溶處理（A),再進行一次時效處理（H)。
0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)是馬氏體類(lei)沉(chen)淀硬化不銹鋼的典型牌號。其化學(xue)成(cheng)分(fen)見(jian)(jian)表5-1,標(biao)準規定的力(li)學(xue)性能見(jian)(jian)表5-2。
0Cr17Ni4Cu4Nb 中的主要沉淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)元素是銅，銅的沉淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)作(zuo)用明(ming)顯，但(dan)銅含量偏高時(shi)(shi)(shi)對(dui)韌性(xing)有影響(xiang)，對(dui)焊接性(xing)不(bu)利，對(dui)于(yu)鑄(zhu)件(jian)還容易(yi)產生鑄(zhu)造偏析。因(yin)此，實際生產時(shi)(shi)(shi)，常控制(zhi)含銅量不(bu)大于(yu)3.5%.加人鈮(ni)也可以在時(shi)(shi)(shi)效時(shi)(shi)(shi)起到沉淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)的作(zuo)用，并阻礙時(shi)(shi)(shi)效時(shi)(shi)(shi)組織的晶粒(li)長大傾向(xiang)。當然，鈮(ni)也起到穩定碳的作(zuo)用。
0Cr17Ni4Cu4Nb的熱處(chu)(chu)理(li)一般含固溶處(chu)(chu)理(li)和時效處(chu)(chu)理(li)。
1. 固溶(rong)處理
固(gu)(gu)溶(rong)加(jia)熱溫(wen)度(du)(du)(du)應保(bao)證鋼(gang)中(zhong)的碳(tan)和合(he)金元素充分溶(rong)于奧(ao)氏體(ti)中(zhong)，但(dan)也不宜(yi)過高(gao)(gao)。太高(gao)(gao)的加(jia)熱溫(wen)度(du)(du)(du)不僅會(hui)引(yin)起晶粒(li)粗大，還會(hui)使馬氏體(ti)轉變點太低(di)，致使固(gu)(gu)溶(rong)處(chu)理后(hou)產生較多(duo)的殘留奧(ao)氏體(ti)。過高(gao)(gao)的加(jia)熱溫(wen)度(du)(du)(du)還可能使固(gu)(gu)溶(rong)組織中(zhong)存在較多(duo)含量的鐵素體(ti)，影(ying)響(xiang)強化效果(guo)。圖5-4是(shi)0Cr17Ni4Cu4Nb固(gu)(gu)溶(rong)加(jia)熱溫(wen)度(du)(du)(du)對Ms 點和硬度(du)(du)(du)影(ying)響(xiang)的關(guan)系圖。
0Cr17Ni4Cu4Nb固溶加(jia)熱溫度可(ke)選用1020~1060℃.這個固溶加(jia)熱溫度可(ke)控(kong)制M.在80~120℃,M,在30℃左右。
由于0Cr17Ni4Cu4Nb含(han)有(you)的鉻、鎳，使固(gu)(gu)溶(rong)(rong)奧(ao)氏體有(you)較好(hao)(hao)的穩定性，空冷(leng)(leng)即可(ke)得到馬氏體組織(zhi)(zhi)，而且，含(han)銅的ε相析出速度較慢，不(bu)必擔心在(zai)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)冷(leng)(leng)卻階(jie)段析出。但是(shi)，為使固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處理(li)后(hou)的組織(zhi)(zhi)更細(xi)，能(neng)獲(huo)得更好(hao)(hao)的強化效果(guo)，提高(gao)塑性和韌(ren)性，實際生產時多采用(yong)油冷(leng)(leng)。控制(zhi)出油溫度不(bu)高(gao)于室溫，并(bing)在(zai)充分冷(leng)(leng)卻后(hou)再進行(xing)時效處理(li)。采用(yong)水(shui)冷(leng)(leng)的固(gu)(gu)溶(rong)(rong)效果(guo)也很好(hao)(hao)，但是(shi)在(zai)某(mou)些情(qing)況下(xia)可(ke)能(neng)產生裂紋。
固溶(rong)處(chu)理后(hou)的金(jin)相組織應是含有過(guo)飽和(he)銅的低碳(tan)板(ban)條狀馬氏體。有時可能還存在少量殘留奧氏體和(he)鐵素體。見圖5-5。
2. 時效(xiao)處理(li)
0Cr17Ni4Cu4Nb鋼的(de)時效處理應根(gen)據對性能的(de)要求(qiu)確定加熱溫(wen)度(du)。有資料(liao)報道，約(yue)480℃左(zuo)右溫(wen)度(du)時效，可獲得最(zui)高的(de)硬度(du)和(he)強(qiang)度(du)。然后，隨著(zhu)時效溫(wen)度(du)的(de)升高，硬度(du)和(he)強(qiang)度(du)下降，塑性和(he)韌性提高。見圖5-6和(he)表5-2。
為保證(zheng)沉淀相的充分析出和(he)時(shi)效效果(guo)，時(shi)效的保溫時(shi)間一般不(bu)少(shao)于4小時(shi)，保溫后可(ke)采用空氣冷卻(que)。
0Cr17Ni4Cu4Nb固溶和時效處理對應的機械性能(neng)(neng)見表5-2。一些實測性能(neng)(neng)數據(ju)見表5-3。
0Cr17Ni4Cu4Nb時(shi)效(xiao)后(hou)，對耐腐蝕(shi)性能有一定的(de)影響。特別是由(you)于富銅相(xiang)的(de)析出，降(jiang)低了在氧化性酸中的(de)耐腐蝕(shi)性。0Cr17Ni4Cu4Nb 固溶經550℃時(shi)效(xiao)的(de)金相(xiang)組織(zhi)圖見圖5-7。
0Cr17Ni4Cu4Nb是比(bi)較成(cheng)熟和穩定的沉(chen)淀硬化不銹鋼，一般情況(kuang)下采用固(gu)溶后時效處(chu)理(li)就能滿(man)足使用要(yao)(yao)求，但有的情況(kuang)下需(xu)要(yao)(yao)用調整處(chu)理(li)來(lai)提(ti)高(gao)熱處(chu)理(li)質量。
有的(de)零件(jian)要求組織更(geng)均(jun)勻(yun)、性能更(geng)優良，并嚴格(ge)控(kong)制(zhi)殘留(liu)(liu)奧氏體量，這時，可以(yi)在固溶(rong)處理后進行一次調整處理再(zai)時效(xiao)。這可保(bao)證材料獲得(de)最(zui)大量的(de)馬氏體，消除殘留(liu)(liu)奧氏體，經時效(xiao)處理后，沉淀析出(chu)相更(geng)均(jun)勻(yun)，強化效(xiao)果更(geng)好。
再比如，材料由于前期(qi)熱加(jia)工(gong)不正(zheng)(zheng)確或某些成分的影響，降低(di)了馬氏體轉(zhuan)變點溫(wen)度(du)，而(er)采用正(zheng)(zheng)常的固溶、時(shi)效處(chu)理(li)，得不到正(zheng)(zheng)常的處(chu)理(li)效果。這(zhe)時(shi)，也可(ke)以(yi)考慮在(zai)固溶處(chu)理(li)后加(jia)一次調整(zheng)處(chu)理(li)。
曾經處理過一批外廠供料的0Cr17Ni4Cu4Nb泵軸。按正常工藝規范，加熱1040℃保溫2h后油冷，再經520℃保溫4h的時效處理，在檢測軸料硬度時，只有230HBS,遠遠低于預想的和過去經常達到的360HBS的目標。對于這個意外的結果，最初考慮可能是工人生產操作時未遵守工藝所致。便又取同批軸料按工藝進行固溶處理，然后檢測硬度，結果是170HBS,看來，固溶處理就未達到應該達到的340HB左右的硬度目標。在復檢軸料化學成分的等待期間，約24h后，又檢測軸料硬度，發現從原170HBS升高到了280HBS.對這種放置后硬度升高的現象進行分析推斷，可能是由于這批軸料非控制成分或前期的熱加工不當導致這批軸料的M、M1點下降，且低于0Cr17Ni4Cu4Nb 正常狀態的相變點，從而使得按正常處理工藝都得不到正常效果，在后來的放置期間，經歷了晚上－15℃的溫度區間（當時是十二月份，沈陽地區晚間氣溫較低），而這個溫度可能低于該批軸料材料的實際M.點溫度，促使奧氏體向馬氏體轉變，使軸料硬度提高了。基于這種分析，我們對這批軸料在固溶處理后增加了一次750℃保溫2h后空冷的調整處理，軸料硬度達到330HBS,再經一次520℃保溫4h的時效處理，軸料硬度達360HBS.經力學性能檢測，Rm,1230N/m㎡;Rp0.2,1130N/m㎡;A,12.5%;Z,44.5%。
可見(jian)，調整處理作為馬氏體類沉淀(dian)硬化不銹(xiu)鋼的(de)補充(chong)處理，其作用(yong)是明(ming)顯的(de)。
