17_4沉淀硬化不锈钢的热处理工艺改进
文章编号:100225855(2005)0120026202
1724沉淀硬化不锈钢的热处理工艺改进
杨玉团
(上海电气(集团)总公司,上海 200002)
摘要 通过对0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化原理的深入分析,针对其在沉淀时效时无强化变化的问题,提出了对0Cr17Ni4Cu4Nb热处理工艺的改进,取得了良好的结果。
关键词 0Cr17Ni4Cu4Nb,沉淀硬化不锈钢,合金元素,热处理工艺 中图分类号:TG156192 文献标识码:B
Renovationofheattreatmentprocessofprecipitation2hardening
stainlesssteel0Cr17Ni4Cu4Nb
YANGYu2tuan
(ShanghaiElectric(Group)Corp.,Shanghai,200002,China)
Abstract:Accordingtoanalysisofprecipitation2hardeningtheoryon0Cr17Ni4Cu4Nthatisatypicalprecipitation2hardeningstainlesssteel,thepaperpresentsarenovationofheattreatmentprocessof0Cr17Ni4Cu4Ntosuccessfullysettletheproblemthatisnochangeinmechanicalperformanceof0Cr17Ni4Cu4Nafterprecipitationagingheattreatment.
Keywords:0Cr17Ni4Cu4Nb;Precipitation2hardeningstainlesssteel;Alloyelement;Heattreat2mentprocess1 概述
0Cr17Ni4Cu4Nb是GB1220292中规定的马氏
体沉淀硬化不锈钢,通常简称1724PH。1724PH的特点是含碳量低,含Ni和Cr量高,所以耐腐蚀性好。又由于其含有较多的Cu和Nb等合金元素,而这些合金元素能在热处理的金相变化中沉淀析出强化晶粒组织结构,故又具有很高的强度和硬度。因此1724PH在核电阀门中得到大量地应用。2 性能
沉淀硬化型钢的力学性能(表1、表2)主要
是靠热处理来调节实现的,因此此类钢的热处理工艺通常比较复杂,而且对热处理的加热温度和保温时间及冷却方式要求进行严格控制。因为保温温度的差异、保温时间的长短及冷却速度的快慢将会使1724PH的力学性能产生很大的不同。图1是0Cr17Ni4Cu4Nb零件在核电阀门中使用时的热处理规范。
%
表1 0Cr17Ni4Cu4Nb的化学成分
材料
C
0Cr17Ni4Cu4Nb
Si
Mn
P
S
Ni310～510
Cr1515～1715
Cu310～510
Nb
元 素
≤0107≤110≤110≤01035≤010300115～0145
表2 0Cr17Ni4Cu4Nb在核电阀门中的力学性能要求
σb/MPa≥1172
σs/MPa≥1069
δ5/%≥14
ψ/%≥30
αk/J≥50
HB
3 沉淀硬化原理分析
≥363
在秦山核电二期工程的核电阀门中,核电二级
和三级截止阀的阀杆及阀瓣等零件使用的是0Cr17Ni4Cu4Nb材料。由于0Cr17Ni4Cu4Nb所具
作者简介:杨玉团(1972-),男,工程师,主要从事生产过程优化控制和阀门工艺制定。
方法来消除0Cr17Ni4Cu4Nb原始状态不好所带来
的不利影响。增加的一次固溶处理的作用相当于一次预处理,不但可以消除原来不良的组织结构,匀化合金元素的分布,而且可以进一步增加奥氏体的稳定性,细化奥氏体晶粒,使后面的热处理能顺利进行
。
有的特殊性能,沉淀时效处理后硬度可达360HB以上,相当于硬质合金的硬度,难于进行切削加工,为了减少机加工的难度,通常的加工工艺是在沉淀时效前先把零件加工至基本尺寸,沉淀时效后只进行微量的磨削加工,工艺流程为:锻造———固溶处理———机加工(留小的余量)———沉淀硬化时效处理———磨削加工
。
图2 改进后0Cr17Ni4Cu4Nb的热处理工艺
图1 0Cr17Ni4Cu4Nb的热处理工艺
在此种材料的使用中,曾出现过批量性的零件在沉淀时效处理后力学性能无变化的情况,即在进行沉淀时效处理后,被处理工件的硬度和强度几乎没有发生强化变化,仍保持沉淀时效前的硬度,
通过对0Cr17Ni4Cu4Nb的热处理工艺和此类钢的沉淀硬化原理重新进行深入分析,发现了产生问题的根本原因。出现问题的材料在金相显微镜下观察,其晶粒较为粗大,而且晶界处的析出物分布不均匀。经过调查,此批材料在仓库中存放两年有余。沉淀硬化钢由于合金元素的含量较高,长期放置会产生自然时效,使其内部的合金元素向晶界处聚集,造成对原始晶粒结构的强化,这才使得此批零件在热处理后没有产生相应的力学性能变化。对此采用两次固溶处理加沉淀时效(图2)的热处理
按照改进后的热处理工艺对0Cr17Ni4Cu4Nb材料进行处理,取得满意的结果。另外在操作时,对操作人员强调注意对固溶冷却液WNaCl含量做及时调整,维持其在一定的浓度范围内,以保证冷却液的冷却性能。每次进入冷却槽的零件数量严格控制,以保持水温不过热,这样可使固溶处理的效果达到最佳。4 结语
由于0Cr17Ni4Cu4Nb的合金元素含量较高,在材料前期轧制和锻造时容易形成不良的组织,在0Cr17Ni4Cu4Nb的热处理工艺增加一个预处理过程,行之有效的解决了0Cr17Ni4Cu4Nb在沉淀时效时无强化变化的问题,改进过的工艺在以后的生产中一直很稳定。另外,对沉淀硬化不锈钢0Cr17Ni7Al也增加一个类似的预处理过程,也取
得了良好效果。 为
参
考
文
献
〔1〕 GB1220292,不锈钢棒〔S〕.
(收稿日期:2004103129)
信 息
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