1Cr17Ni2(Cr17Ni2)馬氏體不(bu)銹鋼是在Cr17鐵素體不銹鋼基礎上,提高碳的含量并加入2%左右的鎳元素(通常含1.5%~2.5%鎳)發展起來的,具有較高的強度,并在氧化類酸、有機鹽水溶液中有良好的耐腐蝕性。1Cr17Ni2鋼可制成鍛件、軋件或鑄件使用。


 因1Cr17Ni2鋼組織(zhi)中常含有(you)一定(ding)量的δ鐵(tie)素(su)體(ti),因此,有(you)的資料中將其列入馬氏體(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼。見圖4-37。


圖 37.jpg



 在我國的一些(xie)標準(zhun)中,確定1Cr17Ni2不銹鋼(gang)的抗拉強度指標較高(gao),相適應(ying)(ying)(ying)的回火溫度推薦(jian)為275~350℃范圍。這在某種(zhong)程度上限制(zhi)了(le)材料(liao)的應(ying)(ying)(ying)用。為了(le)滿(man)足大型結構件較高(gao)塑韌(ren)性的需要,也開始了(le)對其進行高(gao)溫回火效(xiao)果的試(shi)驗研究和(he)應(ying)(ying)(ying)用。


 1Cr17Ni2不銹(xiu)鋼(gang)(gang)熱處(chu)理后的(de)組(zu)(zu)織(zhi)中(zhong)(zhong),8鐵(tie)(tie)素(su)體的(de)存在對機(ji)械(xie)性(xing)能的(de)影(ying)響很大(da)。為了保證(zheng)1C-17Ni2鋼(gang)(gang)熱處(chu)理后能獲得良(liang)好的(de)性(xing)能,應注意(yi)控(kong)制組(zu)(zu)織(zhi)中(zhong)(zhong)的(de)鐵(tie)(tie)素(su)體含量(liang)。表4-16顯示(shi)了1Cr17Ni2鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)體含量(liang)對機(ji)械(xie)性(xing)能的(de)影(ying)響,從表4-16可見,當1Cr17Ni2鋼(gang)(gang)組(zu)(zu)織(zhi)中(zhong)(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)體含量(liang)大(da)于15%以上(shang)時,強度、塑性(xing)、韌性(xing)都下(xia)降(jiang),且含量(liang)越多,下(xia)降(jiang)程度越明顯。所(suo)以,有關(guan)1Cr17Ni2鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)鐵(tie)(tie)素(su)體形成因(yin)麥和按制有法成為關(guan)注點。


表 16.jpg


 普遍認為,1Gr17Ni2不銹鋼中鐵素(su)體含(han)量的(de)(de)多少主要和(he)化學成分中碳、鉻、鎳(nie)各(ge)元素(su)之間的(de)(de)配比及其所經歷的(de)(de)熱加工、熱處理(li)溫度狀況(kuang)有關(guan)。


a. 化學成分的(de)影響及控制


 在(zai)1Cr17Ni2鋼(gang)中,碳、鎳是穩定(ding)(ding)奧氏體的(de)(de)元(yuan)素(su),鉻是形成鐵(tie)素(su)體的(de)(de)元(yuan)素(su),這(zhe)幾種(zhong)元(yuan)素(su)在(zai)這(zhe)個鋼(gang)中對(dui)鐵(tie)素(su)體量的(de)(de)影響是敏感的(de)(de)。有資(zi)料表(biao)明,在(zai)1Cr17Ni2鋼(gang)成分規定(ding)(ding)的(de)(de)范圍內的(de)(de)上下(xia)限變動,都(dou)會對(dui)組織(zhi)中的(de)(de)鐵(tie)素(su)體量產生影響。見表(biao)4-17。


表 17.jpg


在實際(ji)生產中(zhong)(zhong),用1Cr17Ni2不銹鋼(gang)制造對(dui)(dui)性能,特別是對(dui)(dui)塑韌性能有較高要求的(de)零件時,都需要對(dui)(dui)鋼(gang)的(de)實際(ji)化學成分提(ti)出控(kong)制要求,一(yi)般控(kong)制碳含(han)量(liang)(liang)0.14%~0.17%,鉻(ge)含(han)量(liang)(liang)16.00%~17.00%,鎳含(han)量(liang)(liang)2%~2.5%.再采用合適的(de)熱處理(li)工(gong)藝,可保證組織中(zhong)(zhong)的(de)鐵素體含(han)量(liang)(liang)小于10%。



b. 鍛、軋及(ji)熱處理加熱溫度的影響及(ji)控制(zhi)


 1Cr17Ni2不(bu)銹(xiu)鋼在鍛造(zao)、熱軋及熱處理(li)等熱加(jia)工過程(cheng)中(zhong)(zhong),都要經過加(jia)熱,加(jia)熱溫(wen)度(du)和保溫(wen)時間對組織(zhi)中(zhong)(zhong)的(de)鐵素體量也有明(ming)顯的(de)影響(xiang)。


  圖(tu)4-4是 Cr17Ni2鋼(gang)的(de)鐵(tie)碳合金狀態圖(tu),由圖(tu)可見,對給(gei)定成分的(de)1Cr17Ni2鋼(gang),當加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)到(dao)約1040℃時,組(zu)織中(zhong)便(bian)產生(sheng)了較大含量(liang)的(de)鐵(tie)素體(ti)(ti),隨(sui)著加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度的(de)提高,鐵(tie)素體(ti)(ti)含量(liang)增加(jia)(jia)(jia)。圖(tu)4-38則更直觀加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度和(he)(he)時間(jian)對1Cr17Ni2鋼(gang)地看出加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度和(he)(he)保(bao)溫(wen)時間(jian)對1Cr17Ni2(0.18%C,0.4% Si, 0.7% Mn,16.0%Cr,1.9%Ni)鋼(gang)組(zu)織中(zhong)鐵(tie)素體(ti)(ti)量(liang)的(de)影(ying)響情況(kuang)。加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)時產生(sheng)的(de)高溫(wen)鐵(tie)素體(ti)(ti)冷卻后被保(bao)留(liu)下來。給(gei)鋼(gang)的(de)性(xing)能帶來不(bu)利的(de)作(zuo)用。因(yin)此,在實(shi)際熱(re)(re)加(jia)(jia)(jia)工、熱(re)(re)處理生(sheng)產時,要控制加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度,不(bu)宜過高。


圖 38.jpg


1Cr17Ni2鋼(gang)常(chang)見的熱處理工藝(yi)有(you)退火(huo)和淬火(huo)、回火(huo)。



1. 退(tui)火(huo)


 1Cr17Ni2不(bu)(bu)銹鋼因(yin)其含有(you)高的(de)鉻和2%左右(you)的(de)鎳元素,高溫(wen)(wen)奧氏(shi)體更(geng)穩(wen)定,自加熱(re)(re)溫(wen)(wen)度冷(leng)卻時不(bu)(bu)易發(fa)生(sheng)珠(zhu)光(guang)體轉變(bian),材料(liao)不(bu)(bu)易軟(ruan)化。因(yin)此,1Cr17Ni2鋼不(bu)(bu)宜采(cai)用(yong)(yong)完全退(tui)(tui)火(huo),只能(neng)用(yong)(yong)較低(di)溫(wen)(wen)度加熱(re)(re),使(shi)材料(liao)得到一定程(cheng)度的(de)軟(ruan)化。一般(ban)退(tui)(tui)火(huo)溫(wen)(wen)度選用(yong)(yong)680~750℃,保(bao)(bao)溫(wen)(wen)后爐(lu)(lu)冷(leng)到500℃以(yi)下出(chu)爐(lu)(lu)空(kong)冷(leng)。退(tui)(tui)火(huo)后硬(ying)度可達250~280HB.為了進(jin)一步降(jiang)低(di)硬(ying)度,有(you)的(de)推薦加熱(re)(re)750℃后空(kong)冷(leng),再加熱(re)(re)650℃爐(lu)(lu)冷(leng)的(de)二段退(tui)(tui)火(huo)或加熱(re)(re)700℃后保(bao)(bao)溫(wen)(wen)14小時以(yi)上的(de)退(tui)(tui)火(huo)方式。


  1Cr17Ni2不銹鋼退火后的(de)機械性能的(de)一組(zu)實(shi)測數據(ju)如下:Rp0.2, 588N/m㎡; Rm 784N/m㎡;A,22%;Z,61%。



2. 淬(cui)火


 為(wei)了防(fang)止1Cr17Ni2鋼(gang)熱(re)(re)處理后組(zu)織中(zhong)有過量(liang)的鐵素體(ti),淬(cui)火(huo)(huo)加(jia)熱(re)(re)溫度(du)的確定原則是在保證碳化物(wu)充(chong)分溶(rong)解(jie)、奧(ao)氏體(ti)成(cheng)分基本均(jun)勻的條件(jian)下,采用較低的淬(cui)火(huo)(huo)加(jia)熱(re)(re)溫度(du),一(yi)般認為(wei)不(bu)宜超(chao)過1050℃,實際生(sheng)產中(zhong)采用980~1020℃.加(jia)熱(re)(re)條件(jian)對(dui)1Cr17Ni2鋼(gang)鐵素體(ti)量(liang)的影響見(jian)圖(tu)4-38。


 有的試驗(yan)研究(jiu)明(ming),當對(dui)化學成分進行特殊(shu)控制,碳(tan)、鎳在(zai)上限(xian),鉻在(zai)下限(xian)時(shi)(shi),在(zai)成分上就(jiu)保(bao)(bao)證(zheng)了組織中不可能產生大量(liang)的鐵素(su)體(ti),所以(yi),淬火(huo)加熱(re)溫度(du)可取1030℃,以(yi)保(bao)(bao)證(zheng)因碳(tan)是上限(xian)含量(liang)引起的較多碳(tan)化物的充分溶解(jie)。單件淬火(huo)加熱(re)保(bao)(bao)溫時(shi)(shi)間可按1~1.2min/mm考慮(lv)。


 加(jia)熱保溫后一般采用油冷卻淬火。



3. 回(hui)火


 按(an)照我國相關(guan)標準規定(ding)的性(xing)(xing)能標準(R≥1080N/m㎡、A≥10%、AkU>39J),采用(yong)275~350℃回火即可。作為結構(gou)件使用(yong)時,要求(qiu)有更高的塑性(xing)(xing)和韌性(xing)(xing),可采用(yong)620~700℃之間回火。回火可采用(yong)空冷或油冷。


 圖4-39是回(hui)火溫度對1Cr17Ni2鋼(gang)機械性(xing)能(neng)的影響效果(guo)。


圖 39.jpg


 表4-18顯示了1Cr17Ni2鋼在兩種回(hui)火(huo)溫度下的機械性能(neng)實測值。


表 18.jpg



4. 熱處理時應注意的問題(ti)


  a. 組織中鐵(tie)素(su)體含量的控制(zhi)問題


  前(qian)已述(shu)及,1Cr17Ni2鋼中(zhong)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)的(de)(de)存在(zai),對機械性(xing)能有很(hen)大的(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang),為了(le)控制鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)的(de)(de)含量,單從熱(re)處理工序控制是有限的(de)(de),化(hua)學成分及鍛、軋(ya)等熱(re)加(jia)工的(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)是重要的(de)(de),而且,一(yi)旦在(zai)這些環節中(zhong)產生了(le)大量鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti),特(te)別是鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)的(de)(de)分布形態不好時,通(tong)過熱(re)處理方法是很(hen)難改善的(de)(de),這種情況下的(de)(de)性(xing)能不合格又常(chang)常(chang)誤(wu)認為是熱(re)處理不當造成的(de)(de)。因此,對重要的(de)(de)1Cr17Ni2零部(bu)件(jian),在(zai)熱(re)處理之前(qian),了(le)解具體(ti)(ti)成分和前(qian)期熱(re)加(jia)工情況是必要的(de)(de)。


  b. 淬火(huo)后的殘(can)留奧氏體(ti)受(shou)鎳元素的影(ying)響問(wen)題


1Cr17Ni2鋼(gang)(gang)的(de)(de)Ms點(dian)、Mf點(dian)下降,如(ru)果淬(cui)(cui)火(huo)(huo)溫(wen)度又選(xuan)擇(ze)得較(jiao)高,就(jiu)增(zeng)加了(le)奧氏體中(zhong)碳和合金元素的(de)(de)溶(rong)解(jie)量,從而提高了(le)奧氏體的(de)(de)穩定性(xing),使(shi)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)后(hou)的(de)(de)鋼(gang)(gang)中(zhong)存在較(jiao)多(duo)的(de)(de)殘(can)留(liu)奧氏體,回(hui)火(huo)(huo)后(hou),特(te)別是(shi)高溫(wen)回(hui)火(huo)(huo)后(hou),殘(can)留(liu)奧氏體會有一部分發生馬氏體轉(zhuan)變,致使(shi)鋼(gang)(gang)的(de)(de)韌性(xing)下降。所以(yi),采取正確的(de)(de)熱(re)(re)處理工藝(yi),盡(jin)量減少(shao)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)組(zu)織中(zhong)的(de)(de)殘(can)留(liu)奧氏體,是(shi)保證(zheng)熱(re)(re)處理后(hou)具(ju)有良好性(xing)能的(de)(de)關鍵。


 c. 注意1Cr17Ni2 鋼熱(re)處理后再(zai)加熱(re)時的脆化問題


 1Cr17Ni2不銹鋼制造的零部件,在熱處理后取得了合格的機械性能,但在以后的工序中可能還會有再加熱過程,如消除加工應力等,曾在實際工作中發現,淬火高溫回火后的1Cr17Ni2材料,在低回火溫度的某個溫度區間再加執時,會發生韌性降低的現象。


而(er)且(qie),這個脆性(xing)降低(di)的溫度(du)區(qu)(qu)間(jian)與回火曲(qu)線中顯示出(chu)的脆性(xing)降低(di)(回火脆性(xing)區(qu)(qu))溫度(du)區(qu)(qu)間(jian)不盡一致。比如,將(jiang)經過650℃回火的1Cr17Ni2材料再經350~370℃加熱冷卻(que)后(hou),沖擊(ji)值會降低(di)。而(er)1Cr17Ni2鋼正(zheng)常(chang)回火韌性(xing)下降溫度(du)區(qu)(qu)間(jian)在500~560℃.見(jian)圖4-39。