沉淀硬化不锈钢的热处理

沉淀硬化不锈钢热处理沉淀硬化不锈钢相对发展较晚，是在人类实践中经过试验、总结、创新的不锈钢种。先期出现的不锈钢中，铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢有较好的耐蚀性，但不能通过热处理方法调整机械性能，限制了它的作用。而马氏体不锈钢可以运用热处理方法，在较大范围内调整机械性能，但耐蚀性较差。特点：其具有较低的C量（一般≤0.09％），较高的Cr量（一般≥14％以上），另加Mo、Cu等元素，这就使其具有较高的耐蚀性，甚至可同奥氏体不锈钢相当。通过固溶和时效处理，可以获得在马氏体基体上析出沉淀硬化相的组织，因而有较高的强度，并可根据时效温度的调整，在一定范围内调整强度、塑、韧性。另外，先固溶，再依沉淀相析出强化的热处理方式，可以在固溶处理后，硬度较低的情况下加工基本成型，再经时效强化，降低了加工成本，优于马氏体钢。分类：

①马氏体型沉淀硬化不锈钢及其热处理马氏体型沉淀硬化不锈钢特征是：奥氏体向马氏体转变的开始温度Ms在室温以上。加热奥氏体化并以较快的速度冷却后，获得板条状马氏体基体，时效后从板条马氏体基体上析出Cu的细质点而强化。例：在GB1220标准中，典型牌号为：0Cr17Ni4Cu4Nb（PH17-4）成分（%）如下：C≤0.07、Ni:3~5、Cr:15.5~17.5、Cu:3~5、Nb:0.15~0.45；Ms点约120℃；Mz点约30℃。固溶处理：加热温度为1020-1060℃，保温后水冷或油冷，组织为板条状马氏体，硬度320HB左右。加热温度不宜过高，如果大于1100℃，会使组织中铁素体量增多、Ms点下降、残留奥氏体增多、硬度下降，热处理效果不好。时效处理：依据时效温度不同，沉淀析出物的弥散度、粒度不同，而有不同的机械性能。GB1220标准中规定，不同时效温度时效后性能σb(N/mm2)σs(N/mm2)δ(％)Ψ(%)HB1040℃固溶≤363480℃×4h≥1310≥1180≥10≥40≥375550℃×4h≥1060≥1000≥12≥45≥331580℃×4h≥1000≥865≥13≥45≥302620℃×4h≥930≥725≥16≥50≥277②半奥氏体型不锈钢热处理这种钢的Ms点一般略低于室温，所以固溶化处理冷却到室温后，得到奥氏体组织,强度很低，为提高基体强度、硬度，需要再次加热到750-950℃，保温，这个阶段，奥氏体中会析出碳化物，奥氏体稳定性降低，Ms点提高至室温以上，再冷却时，得到马氏体组织。有的还可以增加冷处理（零下处理），之后，再时效使钢最终获得马氏体基体上有沉淀析出物的强化钢。例：在GB1220标准中，推荐的这种沉淀不锈钢牌号是0Cr17Ni7Al（PH17-7）成分（%）：C≤0.09、Cu≤0.5、Ni:6.5~7.5、Cr:16~18、Al：0.75~1.5;固溶+调整+时效处理· 固溶化加热温度1040℃，加热保温后水冷或油冷得到奥氏体，硬度为150HB左右;· 调整处理温度为760℃，保温后空冷，使奥氏体中合金碳化物析出，降低奥氏体稳定性，提高Ms点到50-90℃左右，冷却后获得板条马氏体，此时硬度可达290HB左右;· 再经560℃时效，Al及化合物沉淀析出，钢材强化，硬度可达340HB左右。固溶+调整+冷处理+时效· 固溶处理加热1040℃，水冷，获得奥氏体组织;· 调整处理温度955℃，提高Ms点，冷却后获得板条马氏体;· 冷处理-73℃×8h，减少组织中残留奥氏体，获取最大限度的马氏体;· 时效处理温度为510-560℃，使Al析出，强化处理后，硬度可达336HB固溶+冷变形+时效· 固溶处理温度为1040℃，水冷，获得奥氏体组织;· 冷变形，利用冷加工变形强化原理，使奥氏体在Md点转变成马氏体，这个冷加工变形量要大于30-50％;· 时效处理：在490℃左右加热时效，使Al析出沉淀硬化。· 有报导显示，固溶奥氏体经57％冷轧变形，硬度达430HB，σb达1372 N/mm2，再经490℃时效，硬度达485HB，σb达1850 N/mm2。可见，沉淀硬化马氏体不锈钢经过正确处理后，机械性能完全可以达到马氏体不锈钢性能，而耐蚀性却与奥氏体不锈钢相当。这里需要指出的是，马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢虽然都是可通过热处理方法强化，但强化机理是不同的。由于沉淀硬化不锈钢的特点，使其得到重视和广泛应用。☞来源：材易通