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(shi)體(ti)沉淀(dian)硬(ying)化不(bu)銹(xiu)鋼(gang)提高馬氏(shi)體(ti)點和增加(jia)馬氏(shi)體(ti)量的(de)(de)方法(fa)通(tong)常有(you)調整處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(T處(chu)(chu)(chu)理(li)(li))、冷變(bian)形處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(C處(chu)(chu)(chu)理(li)(li))和冷處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(R處(chu)(chu)(chu)理(li)(li))。所以,半(ban)奧(ao)氏(shi)體(ti)沉淀(dian)硬(ying)化不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)熱處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)比馬氏(shi)體(ti)沉淀(dian)硬(ying)化不(bu)銹(xiu)鋼(gang)熱處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)復雜(za)一些。
0Cr17Ni7AI(PH17-7)是半(ban)奧氏體沉淀硬化(hua)不銹鋼的典型牌(pai)號,其化(hua)學成(cheng)分見表5-4,標(biao)準規(gui)定的力學性能見表5-5。
0Cr17Ni7Al 中(zhong)的沉淀硬(ying)化元素是鋁,在(zai)時效時,以(yi)鎳一部化合物析出的形式使(shi)鋼得到硬(ying)化。
0Cr17Ni7Al鋼的熱處(chu)理一般有三(san)種(zhong)組合方(fang)式。固(gu)溶處(chu)理(A)-加工-調整處(chu)理(T)-時(shi)效處(chu)理(H).
固溶處(chu)理(A)-加工(gong)-調整處(chu)理(T)-冷處(chu)理(R)-時(shi)效處(chu)理(H).
固溶處(chu)理(A)-冷變形處(chu)理(C)-時(shi)效處(chu)理(H).
1. 固溶處理
0Cr17Ni7Al鋼固溶(rong)處(chu)理(li)的加(jia)熱溫度可(ke)(ke)選擇(ze)1040~1050℃,保溫后視情況空冷、油冷或水冷。處(chu)理(li)后的組(zu)織基本是奧(ao)氏體組(zu)織,可(ke)(ke)能(neng)有少量(liang)鐵素體,硬度很低,一般達200HB左右。強度低,但塑性高。
固(gu)溶處(chu)理的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)準確(que)度(du)(du)、均勻性(xing)及(ji)冷卻效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)都會(hui)(hui)(hui)影(ying)響(xiang)(xiang)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)最(zui)終處(chu)理效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)。0Cr17Ni7Al固(gu)溶處(chu)理后(hou)可能(neng)含(han)有5%~10%的(de)(de)鐵(tie)素體,如果(guo)(guo)(guo)加熱(re)溫(wen)度(du)(du)超高,鐵(tie)素體量(liang)就會(hui)(hui)(hui)增多(duo),特別(bie)是鋼中含(han)碳量(liang)低時,鐵(tie)素體量(liang)的(de)(de)增加更明(ming)顯。如果(guo)(guo)(guo)超溫(wen)太多(duo),材(cai)料(liao)(liao)過熱(re)而產生過量(liang)鐵(tie)素體,在以后(hou)的(de)(de)處(chu)理中很難消除,將直接(jie)影(ying)響(xiang)(xiang)時效(xiao)(xiao)后(hou)的(de)(de)處(chu)理質(zhi)量(liang)。反之,如果(guo)(guo)(guo)固(gu)溶溫(wen)度(du)(du)過低,材(cai)料(liao)(liao)M.點會(hui)(hui)(hui)上升,冷卻后(hou)的(de)(de)組織中可能(neng)會(hui)(hui)(hui)產生部(bu)(bu)分(fen)馬(ma)氏體,這(zhe)不僅給(gei)下一步的(de)(de)成(cheng)型加工(gong)造(zao)成(cheng)困(kun)難,還(huan)會(hui)(hui)(hui)因為(wei)這(zhe)部(bu)(bu)分(fen)馬(ma)氏體過飽和碳及(ji)合金的(de)(de)量(liang)不足,達不到理想(xiang)的(de)(de)硬度(du)(du),也會(hui)(hui)(hui)影(ying)響(xiang)(xiang)最(zui)終的(de)(de)沉淀強化效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo),得不到理想(xiang)的(de)(de)硬度(du)(du)和強度(du)(du),還(huan)影(ying)響(xiang)(xiang)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)彈(dan)性(xing),所以,對于用(yong)0Cr17Ni7Al制造(zao)的(de)(de)彈(dan)性(xing)件的(de)(de)熱(re)處(chu)理更應注(zhu)意這(zhe)一問題。
2. 調整處理(li)
調整處理的(de)(de)作用(yong)是通(tong)過加(jia)(jia)熱使奧氏(shi)體(ti)(ti)中的(de)(de)合金碳化物析出(chu),降低奧氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)穩定性(xing),從而提(ti)高馬氏(shi)體(ti)(ti)轉變(bian)(bian)溫度(du),以保證奧氏(shi)體(ti)(ti)向馬氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)轉變(bian)(bian),調整加(jia)(jia)熱溫度(du)不同,對馬氏(shi)體(ti)(ti)轉變(bian)(bian)溫度(du)的(de)(de)改變(bian)(bian)程度(du)也(ye)不同,冷卻后馬氏(shi)體(ti)(ti)量也(ye)不同,從而反映出(chu)硬度(du)上(shang)的(de)(de)差別。
目前,0Cr17Ni7Al在實(shi)際生(sheng)產中的調整處理一般有(you)兩種(zhong)溫度選(xuan)擇。
一種(zhong)是當(dang)對(dui)鋼(gang)的(de)強(qiang)度(du)要(yao)求不(bu)高時,可(ke)采用(yong)760℃左(zuo)右(you)的(de)溫度(du)加熱,Ms點可(ke)提高到70℃左(zuo)右(you),冷(leng)卻后,基(ji)體是馬氏(shi)(shi)體組織,馬氏(shi)(shi)體中的(de)碳和合金元素有(you)一定程度(du)的(de)過飽和。然后再進(jin)行時效處(chu)理。
第二種情況是對鋼的(de)(de)強(qiang)度要(yao)求很(hen)高(gao)時,可采用960℃左(zuo)右的(de)(de)加(jia)熱溫度,此時鋼的(de)(de)M.點在-70~-60℃,冷(leng)卻后(hou),基(ji)體(ti)是碳和(he)(he)合(he)金(jin)充分過(guo)飽和(he)(he)的(de)(de)奧氏(shi)體(ti),然后(hou)應再進行一次 -73℃左(zuo)右的(de)(de)冷(leng)處理(li)(li),得(de)到馬氏(shi)體(ti)組織。這(zhe)種馬氏(shi)體(ti)中的(de)(de)碳和(he)(he)合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)過(guo)飽和(he)(he)程度遠(yuan)遠(yuan)高(gao)于經760℃左(zuo)右溫度調(diao)整(zheng)得(de)到的(de)(de)馬氏(shi)體(ti)中碳和(he)(he)合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)過(guo)飽和(he)(he)程度。所以,高(gao)溫調(diao)整(zheng)處理(li)(li)并經冷(leng)處理(li)(li)后(hou)得(de)到的(de)(de)馬氏(shi)體(ti)基(ji)體(ti)強(qiang)度高(gao),經時效(xiao)后(hou),沉淀(dian)強(qiang)化的(de)(de)效(xiao)果(guo)也大。有試驗數(shu)據表(biao)明(ming),0Cr17Ni7Al 鋼經固溶 960℃調(diao)整(zheng)、 -73℃冷(leng)處理(li)(li)時效(xiao)處理(li)(li)的(de)(de)強(qiang)度比固溶 -760℃調(diao)整(zheng)-時效(xiao)處理(li)(li)的(de)(de)強(qiang)度能提高(gao)20%左(zuo)右。
調整(zheng)處理(li)的(de)(de)作用(yong)是調整(zheng)M.點,調整(zheng)處理(li)溫度(du)的(de)(de)準確(que)程度(du)對處理(li)效果的(de)(de)影響相(xiang)似于固溶處理(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)理的(de)目的(de)是使調整(zheng)處(chu)理后還存(cun)在的(de)奧氏(shi)體(ti)能繼續(xu)向馬氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian)。冷處(chu)理一般采用(yong)-73℃,較長時間(jian)(jian)地保(bao)(bao)持,通常保(bao)(bao)持8h以(yi)上,以(yi)確保(bao)(bao)奧氏(shi)體(ti)的(de)充分(fen)轉(zhuan)變(bian)。采用(yong)-73℃保(bao)(bao)溫(wen)(wen),是因(yin)為這個(ge)溫(wen)(wen)度(du)(du)已(yi)經低于經過(guo)調整(zheng)處(chu)理(960℃左右調整(zheng))后的(de)Ms 溫(wen)(wen)度(du)(du)。由于是在極(ji)低的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)下轉(zhuan)變(bian),才需(xu)要有較長的(de)等溫(wen)(wen)保(bao)(bao)持時間(jian)(jian)。處(chu)理后再經時效處(chu)理,使材料獲(huo)得高(gao)的(de)強度(du)(du)和韌(ren)性配合的(de)綜合機(ji)械性能。
為(wei)保證好的(de)冷(leng)處(chu)理效(xiao)果(guo),要注意(yi)在調整處(chu)理后(hou)盡快進行冷(leng)處(chu)理,最好不超過1小時(shi),最多(duo)不要超過8小時(shi),因(yin)為(wei)放(fang)置時(shi)間長了會促使奧氏體的(de)穩定化,影響冷(leng)處(chu)理效(xiao)果(guo)。
4. 冷變(bian)形處(chu)理(li)
0Cr17Ni7Al鋼的冷變(bian)形(xing)加工處理(li),主(zhu)要是指為(wei)獲(huo)得絲(si)材(cai)、薄板材(cai)、帶材(cai)的冷加工變(bian)形(xing)過(guo)程。
冷加工(gong)變形度會(hui)影響(xiang)(xiang)Ma溫(wen)度,從而影響(xiang)(xiang)獲(huo)得的(de)(de)馬氏體量、最終反(fan)映(ying)在(zai)沉淀硬(ying)化后(hou)的(de)(de)硬(ying)度和強(qiang)度不(bu)同。有試驗研究表明,冷變形加工(gong)量大(da)于50%時,才會(hui)突顯強(qiang)化作用(yong)。冷變形量越大(da),時效后(hou)沉淀強(qiang)化的(de)(de)效果越明顯,見表5-6。
5. 時效處理
0Cr17Ni7Al 時效處理時的主要沉淀(dian)析(xi)出物是(shi)鎳(nie)-鋁金(jin)屬間化合物。時效溫(wen)度的確定主要是(shi)根據對性能的要求和時效處理前的經歷程序。目(mu)前,通常(chang)使用的方式有以下幾種。
a. 固溶處理(li)后(hou)采(cai)(cai)用(yong)760℃左右溫度調整(zheng)處理(li),時效溫度采(cai)(cai)用(yong)560℃左右,空冷。
b. 固溶(rong)處(chu)理后采用960℃左(zuo)(zuo)右溫(wen)度調整處(chu)理,再進行-73℃左(zuo)(zuo)右溫(wen)度冷(leng)處(chu)理,時效溫(wen)度采用510℃左(zuo)(zuo)右,空冷(leng)。
c. 固溶處理后采用冷加(jia)工變(bian)形(xing)時(如冷拉絲、冷軋板等(deng)),時效(xiao)溫度采用490℃左右,空冷。
時效(xiao)處理(li)的溫(wen)度控(kong)(kong)制(zhi)要更精確,最(zui)好控(kong)(kong)制(zhi)在工藝溫(wen)度±5℃范圍(wei)內,時效(xiao)保溫(wen)時間一般要比固溶保溫(wen)時間延長1~2倍。以保證沉淀相的充分析(xi)出。