马氏体和奥氏体不锈钢
马氏体不锈钢相对于铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢最突出的特点就是可以通过热处理方法,在很大范围内调整机械性能,以满足不同使用条件需要。不同的热处理方式对耐蚀性也有不同影响。
①马氏体不锈钢淬火后的组织状态
依据化学成分不同
• 0Cr13、1Cr13、1Cr17Ni2为马氏体+少量铁素体;
• 2Cr13、3Cr13、2Cr17Ni2基本上是马氏体组织;
• 4Cr13、9Cr18为马氏体基体上有合金碳化物;
• 0Cr13Ni4Mo、0Cr13Ni6Mo为马氏体基体上有残余奥氏体。
②马氏体不锈钢的耐蚀性与热处理
马氏体不锈钢热处理不仅可改变机械性能,对耐蚀性也有不同作用。以淬火后回火为例:淬火成马氏体后,采用低温回火,具有较高耐蚀性;采用400-550℃中温回火,耐蚀性较低;采用600-750℃高温回火,耐蚀性又有提高。
③马氏体不锈钢热处理工艺方法及作用
退火
根据要达到的目的、作用不同,可采用不同退火方式:
• 只要求降低硬度、便于加工、消除应力,可采用低温退火(有的也叫不完全退火)加热温度可选740~780℃,空气冷却或炉冷硬度可保证180~230HB;
• 要求改善锻造或铸造组织,更低的硬度及保证不高的性能直接应用,可采用完全退火一般加热870~900℃,保温后炉冷,或以≤40℃/h速度冷却至600℃以下出炉。硬度可达150~180HB;
• 等温退火,其可以代替完全退火,达到完全退火的目的作用。加热温度870~900℃,加热保温后炉冷至700~740℃(可参照转变曲线),较长时间保温(参照转变曲线),再炉冷至550℃以下出炉。硬度可达150-180HB。这种等温退火,还是改善锻后不良组织,提高淬火、回火后力学性能,特别是冲击韧性的有效方式。
淬火
马氏体不锈钢淬火的主要目的是强化。将钢加热至临界点温度以上,保温,使碳化物充分溶解到奥氏体中,再以适当的冷却速度冷却,获得淬火马氏体组织。
• 加热温度选择:基本原则是保证奥氏体形成,并使合金碳化物充分溶解到奥氏体中,均匀化;还不能使奥氏体晶粒粗大或淬火后组织中存在铁素体或残留奥氏体。这就要求淬火加热温度不能过低,也不能过高。马氏体不锈钢淬火加热温度,不同资料介绍、推荐的范围略有差异,并且,温度范围较宽。根据我们经验,一般选在980~1020℃范围加热即可。当然,对于特殊钢号、特殊成分控制或有特殊要求时,应适当降低或提高加热温度,但不能违背加热原则。
• 冷却方式:因马氏体不锈钢的成分特征,使奥氏体较稳定,C曲线右移,临界冷却速度较小,所以用油冷、空冷即可获得淬火马氏体的效果。但对于要求淬透深度大、力学性能特别是冲击韧性高的零件,应采用油冷。
回火
马氏体不锈钢淬火后,得到马氏体组织,其硬度高、脆性大、内应力大,必须经回火处理。马氏体不锈钢基本上在二种回火温度下使用:
• 180~320℃之间回火。获得回火马氏体组织,保持高的硬度、强度,但塑、韧性低,且有较好的耐蚀性。如刀具、轴承、耐磨件等可采用低温回火。
• 600~750℃之间回火,获得回火索氏体组织。具有一定的强度、硬度、塑性、韧性等良好的综合机械性能,可依据对强度、塑、韧性的要求程度不同,采用下限或上限温度回火。这种组织也具有良好的耐蚀性。
• 400~600℃之间温度的回火,一般情况下不采用,因为,在这个温度区间回火,从马氏体中析出弥散度很高的碳化物,产生回火脆性,降低耐蚀性.但,弹簧,如3Cr13、4Cr13钢制弹簧,可在这个温度回火,HRC可达40~45,具有较好的弹性。
回火后的冷却方式,一般可采用空冷,但对有回火脆性倾向的钢号,如1Cr17Ni2、2Cr13、0Cr13Ni4Mo等,最好采用回火后油冷。另外,需要注意的问题是,淬火后需及时回火,夏季不要超过24小时,冬季不要超过8小时,如不能及时按工艺温度回火,也应采取措施防止静置裂纹的产生。
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