1Cr17Ni2(Cr17Ni2)馬氏(shi)體(ti)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(yin)1Cr17Ni2鋼組織中(zhong)(zhong)常含有(you)一定(ding)量的δ鐵(tie)素體,因(yin)此,有(you)的資(zi)料中(zhong)(zhong)將(jiang)其列入馬氏體-鐵(tie)素體不銹鋼。見(jian)圖4-37。


圖 37.jpg



 在我國的(de)一些標(biao)準中,確定1Cr17Ni2不銹(xiu)鋼的(de)抗拉強度(du)指標(biao)較(jiao)高,相適(shi)應的(de)回火溫度(du)推(tui)薦為(wei)275~350℃范(fan)圍。這在某種程度(du)上限制了(le)材(cai)料的(de)應用。為(wei)了(le)滿足大型結構件(jian)較(jiao)高塑韌性的(de)需(xu)要,也開始(shi)了(le)對其進行高溫回火效果的(de)試驗研究(jiu)和應用。


 1Cr17Ni2不銹鋼(gang)熱(re)處理(li)后的(de)(de)(de)組(zu)(zu)織中(zhong),8鐵素(su)(su)體的(de)(de)(de)存在(zai)對機械(xie)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)影響很大(da)。為了(le)保(bao)證(zheng)1C-17Ni2鋼(gang)熱(re)處理(li)后能(neng)(neng)獲得良好的(de)(de)(de)性能(neng)(neng),應注意控(kong)制組(zu)(zu)織中(zhong)的(de)(de)(de)鐵素(su)(su)體含(han)量(liang)。表(biao)4-16顯(xian)示(shi)了(le)1Cr17Ni2鋼(gang)中(zhong)鐵素(su)(su)體含(han)量(liang)對機械(xie)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)影響,從表(biao)4-16可見,當1Cr17Ni2鋼(gang)組(zu)(zu)織中(zhong)鐵素(su)(su)體含(han)量(liang)大(da)于15%以上時,強度、塑性、韌性都(dou)下(xia)降(jiang),且含(han)量(liang)越多,下(xia)降(jiang)程度越明(ming)顯(xian)。所以,有關(guan)1Cr17Ni2鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)鐵素(su)(su)體形(xing)成因麥和按制有法成為關(guan)注點。


表 16.jpg


 普遍認為,1Gr17Ni2不銹鋼中(zhong)鐵(tie)素(su)體含量的多少(shao)主要和化學成分中(zhong)碳、鉻、鎳(nie)各元素(su)之間的配比及(ji)其所經歷(li)的熱加工、熱處(chu)理溫(wen)度狀況(kuang)有關。


a. 化學成(cheng)分的影響及控制


 在(zai)1Cr17Ni2鋼(gang)中,碳(tan)、鎳是(shi)穩定奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)元(yuan)素(su),鉻是(shi)形成鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)元(yuan)素(su),這(zhe)幾種元(yuan)素(su)在(zai)這(zhe)個鋼(gang)中對鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)量的(de)(de)影(ying)響(xiang)是(shi)敏感的(de)(de)。有(you)資(zi)料表(biao)(biao)明,在(zai)1Cr17Ni2鋼(gang)成分(fen)規定的(de)(de)范(fan)圍內(nei)的(de)(de)上下(xia)限變動,都會對組織中的(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)量產(chan)生影(ying)響(xiang)。見表(biao)(biao)4-17。


表 17.jpg


在實(shi)(shi)際生產(chan)中,用1Cr17Ni2不銹鋼制造對(dui)性能(neng)(neng),特(te)別是對(dui)塑韌性能(neng)(neng)有(you)較高要求(qiu)的(de)零件時,都需要對(dui)鋼的(de)實(shi)(shi)際化學成分(fen)提出控(kong)(kong)制要求(qiu),一般控(kong)(kong)制碳含量0.14%~0.17%,鉻含量16.00%~17.00%,鎳含量2%~2.5%.再(zai)采(cai)用合適(shi)的(de)熱處(chu)理工藝,可保證組(zu)織中的(de)鐵(tie)素體含量小于10%。



b. 鍛、軋及熱處(chu)理加熱溫(wen)度的影響及控制(zhi)


 1Cr17Ni2不銹鋼(gang)在鍛造、熱軋及熱處理等(deng)熱加(jia)工(gong)過程(cheng)中,都要(yao)經過加(jia)熱,加(jia)熱溫度(du)和(he)保溫時間對組織中的鐵素體量也有明顯的影響。


  圖4-4是 Cr17Ni2鋼的(de)(de)鐵(tie)碳(tan)合金(jin)狀態圖,由圖可見,對給定成分(fen)的(de)(de)1Cr17Ni2鋼,當加熱(re)到約(yue)1040℃時(shi),組織中便產(chan)(chan)生(sheng)了較大含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti),隨著(zhu)加熱(re)溫度(du)的(de)(de)提高,鐵(tie)素(su)體(ti)含(han)量(liang)(liang)增加。圖4-38則更直觀加熱(re)溫度(du)和(he)時(shi)間對1Cr17Ni2鋼地看出加熱(re)溫度(du)和(he)保溫時(shi)間對1Cr17Ni2(0.18%C,0.4% Si, 0.7% Mn,16.0%Cr,1.9%Ni)鋼組織中鐵(tie)素(su)體(ti)量(liang)(liang)的(de)(de)影響情況。加熱(re)時(shi)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)高溫鐵(tie)素(su)體(ti)冷(leng)卻后被保留(liu)下來。給鋼的(de)(de)性能(neng)帶來不(bu)利(li)的(de)(de)作用(yong)。因此,在實際熱(re)加工、熱(re)處(chu)理生(sheng)產(chan)(chan)時(shi),要控(kong)制加熱(re)溫度(du),不(bu)宜(yi)過高。


圖 38.jpg


1Cr17Ni2鋼常(chang)見的熱處(chu)理工藝有退火和淬(cui)火、回火。



1. 退火


 1Cr17Ni2不(bu)銹鋼因(yin)其含有高的(de)(de)鉻(ge)和2%左右的(de)(de)鎳元素,高溫(wen)(wen)奧氏(shi)體更(geng)穩定,自加熱溫(wen)(wen)度冷(leng)卻時不(bu)易(yi)發生珠光(guang)體轉變,材料不(bu)易(yi)軟化(hua)。因(yin)此,1Cr17Ni2鋼不(bu)宜采用(yong)完全退火,只能用(yong)較低溫(wen)(wen)度加熱,使材料得到一(yi)(yi)定程度的(de)(de)軟化(hua)。一(yi)(yi)般(ban)退火溫(wen)(wen)度選用(yong)680~750℃,保溫(wen)(wen)后爐(lu)冷(leng)到500℃以下(xia)出(chu)爐(lu)空冷(leng)。退火后硬(ying)度可達(da)250~280HB.為了進一(yi)(yi)步(bu)降低硬(ying)度,有的(de)(de)推(tui)薦加熱750℃后空冷(leng),再加熱650℃爐(lu)冷(leng)的(de)(de)二段退火或加熱700℃后保溫(wen)(wen)14小時以上的(de)(de)退火方式。


  1Cr17Ni2不銹鋼退火后的機械(xie)性能的一組(zu)實測數據如(ru)下(xia):Rp0.2, 588N/m㎡; Rm 784N/m㎡;A,22%;Z,61%。



2. 淬(cui)火


 為了(le)防止1Cr17Ni2鋼熱(re)(re)處理(li)后(hou)組織(zhi)中有過量的(de)(de)鐵(tie)素體(ti),淬火加熱(re)(re)溫度(du)的(de)(de)確定原(yuan)則是在(zai)保證碳化物充分溶解、奧氏體(ti)成分基本均勻的(de)(de)條件下(xia),采用較低(di)的(de)(de)淬火加熱(re)(re)溫度(du),一(yi)般認(ren)為不宜超過1050℃,實際生(sheng)產中采用980~1020℃.加熱(re)(re)條件對1Cr17Ni2鋼鐵(tie)素體(ti)量的(de)(de)影(ying)響見圖4-38。


 有(you)的(de)試驗研究明,當對化(hua)學(xue)成分進行特(te)殊控(kong)制,碳(tan)、鎳在(zai)上限(xian)(xian),鉻在(zai)下限(xian)(xian)時(shi),在(zai)成分上就保證了組織中不可能產生大量的(de)鐵素體,所以,淬火(huo)加熱(re)溫(wen)度可取1030℃,以保證因碳(tan)是上限(xian)(xian)含量引起的(de)較多碳(tan)化(hua)物的(de)充分溶解(jie)。單件淬火(huo)加熱(re)保溫(wen)時(shi)間可按1~1.2min/mm考慮。


 加熱保溫后一般采用油冷(leng)卻淬(cui)火(huo)。



3. 回火


 按照(zhao)我國相關標準規定(ding)的(de)性(xing)能標準(R≥1080N/m㎡、A≥10%、AkU>39J),采用275~350℃回(hui)火即可(ke)。作為結構件使(shi)用時,要(yao)求有更(geng)高的(de)塑性(xing)和韌(ren)性(xing),可(ke)采用620~700℃之間(jian)回(hui)火。回(hui)火可(ke)采用空冷或油冷。


 圖(tu)4-39是(shi)回火溫度對1Cr17Ni2鋼(gang)機械性(xing)能的影(ying)響(xiang)效果。


圖 39.jpg


 表(biao)4-18顯示(shi)了1Cr17Ni2鋼在(zai)兩種回火溫度下的(de)機械性能實測值。


表 18.jpg



4. 熱處理時應注意的問題(ti)


  a. 組(zu)織中鐵素體含量的(de)控制問(wen)題(ti)


  前已述(shu)及,1Cr17Ni2鋼中(zhong)鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)(de)存在(zai)(zai),對機(ji)械(xie)性能有很(hen)大(da)的(de)(de)影響,為(wei)了(le)(le)控制鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)(de)含(han)量,單從熱(re)處(chu)(chu)理(li)工(gong)序控制是有限的(de)(de),化學成分及鍛(duan)、軋等熱(re)加工(gong)的(de)(de)影響是重要(yao)的(de)(de),而且,一旦在(zai)(zai)這些(xie)環節中(zhong)產(chan)生了(le)(le)大(da)量鐵(tie)素體(ti)(ti),特別是鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)(de)分布形(xing)態不(bu)好時,通過熱(re)處(chu)(chu)理(li)方法是很(hen)難(nan)改善的(de)(de),這種情況(kuang)下的(de)(de)性能不(bu)合(he)格又常常誤認為(wei)是熱(re)處(chu)(chu)理(li)不(bu)當造成的(de)(de)。因此,對重要(yao)的(de)(de)1Cr17Ni2零部件,在(zai)(zai)熱(re)處(chu)(chu)理(li)之前,了(le)(le)解具體(ti)(ti)成分和(he)前期熱(re)加工(gong)情況(kuang)是必要(yao)的(de)(de)。


  b. 淬火后的(de)殘留奧(ao)氏體(ti)受鎳(nie)元(yuan)素的(de)影響問題


1Cr17Ni2鋼的(de)Ms點、Mf點下(xia)降,如果淬(cui)火溫度又選擇(ze)得(de)較高,就增加了(le)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體中碳(tan)和合(he)金(jin)元素(su)的(de)溶解量(liang),從(cong)而提高了(le)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體的(de)穩定性,使淬(cui)火后(hou)的(de)鋼中存(cun)在(zai)較多的(de)殘(can)留奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體,回火后(hou),特(te)別是(shi)高溫回火后(hou),殘(can)留奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體會有(you)一(yi)部分(fen)發生馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體轉變(bian),致使鋼的(de)韌性下(xia)降。所(suo)以,采(cai)取正確的(de)熱處(chu)理工(gong)藝,盡量(liang)減少淬(cui)火組織(zhi)中的(de)殘(can)留奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體,是(shi)保證熱處(chu)理后(hou)具(ju)有(you)良好性能(neng)的(de)關鍵。


 c. 注意(yi)1Cr17Ni2 鋼熱(re)處理后再加熱(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。


而且,這個脆(cui)性降(jiang)低(di)的(de)溫度區(qu)間與(yu)回(hui)(hui)火曲線中顯示出的(de)脆(cui)性降(jiang)低(di)(回(hui)(hui)火脆(cui)性區(qu))溫度區(qu)間不(bu)盡一(yi)致。比(bi)如,將經過650℃回(hui)(hui)火的(de)1Cr17Ni2材料再經350~370℃加(jia)熱冷卻后,沖擊值(zhi)會降(jiang)低(di)。而1Cr17Ni2鋼正常回(hui)(hui)火韌性下降(jiang)溫度區(qu)間在(zai)500~560℃.見圖4-39。