تأثير عملية المعالجة الحرارية ودرجة حرارة الشيخوخة على خصائص تصلب الأمطار الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يصلب هطول الأمطار (الفولاذ المقاوم للصدأ PH) هو نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ الذي تم تحسين قوته وصلابته من خلال ترسيب مرحلة تقوية من المرحلة الثانية من خلال المعالجة الحرارية. فهو يجمع بين مقاومة التآكل من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مع قوة عالية من الفولاذ المقاوم للصدأ مارتنسيتيك. جوهر عملية المعالجة الحرارية هو تحقيق التحكم في الأداء من خلال خطوتين: معالجة الحل ومعالجة الشيخوخة (تصلب هطول الأمطار). يؤثر اختيار درجة حرارة الشيخوخة بشكل مباشر على البنية المجهرية النهائية والخصائص الميكانيكية.

أنا. خطوات عملية المعالجة الحرارية لهطول الأمطار تصلب الفولاذ المقاوم للصدأ

تنقسم المعالجة الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب لهطول الأمطار إلى ثلاث مراحل: معالجة المحلول (تليين التلدين) ، معالجة التكييف (اختيارية) ، ومعالجة الشيخوخة (تصلب هطول الأمطار). العملية المحددة هي كما يلي:

1. علاج الحل

الغرض:
لإذابة الكربيدات والمركبات بين الفلزية بالكامل في المصفوفة الأوستنيتي من خلال التسخين بدرجة حرارة عالية ، يليه التبريد السريع (التبريد) للحصول على محلول صلب غير مشبع موحد ، مما يوفر الظروف لهطول الأمطار اللاحق.

نقاط التشغيل:

نطاق درجة الحرارة: عموما 95~ 1150 ℃ (يختلف قليلا حسب درجة الفولاذ ، على سبيل المثال ، 17-4PH عادة 1020 ~ 1060 ℃).

طريقة التدفئة:

استخدم فرن جو أو فرن فراغي يتم التحكم فيه لتجنب أكسدة السطح (يمكن وضع طبقة واقية إذا لزم الأمر).

عقد الوقت:

اعتمادا على سمك قطعة العمل ، عادة 10 ~ 60 دقيقة (أطول للأقسام السميكة).

طريقة التبريد:

تبريد الماء أو تبريد الزيت (التبريد السريع ضروري لمنع هطول الأمطار في المراحل الهشة).

2. علاج تكييف (اختياري)

بالنسبة لبعض درجات الفولاذ (مثل سلسلة H1150 من 17-4PH) ، تتم إضافة علاج تكييف وسيط قبل الشيخوخة (على سبيل المثال ، التسخين القصير عند 800 ~ 900 ℃ يليه تبريد الهواء) لتحسين توزيع المراحل المترسبة وتحسين المتانة.

عملية نموذجية:

التسخين في 815 ~ 870 ℃ لمدة 10 ~ 30 دقيقة ، يليه تبريد الهواء أو تبريد الماء. 3. الشيخوخة/تصلب هطول الأمطار

الغرض:

ترسيب عناصر السبائك ببطء (مثل Cu ، Nb ، Mo ، إلخ) من محلول صلب مشبع عن طريق التسخين عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا ، وتشكيل مراحل تقوية دقيقة ومتشتتة (مثل e-Cu ، niْti ، وما إلى ذلك) ، وتحسين القوة والصلابة بشكل كبير.

نقاط التشغيل:

نطاق درجة الحرارة: 450 ~ 650 ℃ (يتم اختيار درجات حرارة مختلفة للشيخوخة وفقًا لمتطلبات درجة الفولاذ والأداء).

عقد الوقت:

1 ~ 4 ساعات (اعتمادا على حجم ودرجة الحرارة ، عادة 1 ~ 2 ساعة كافية).

طريقة التبريد:

تبريد الهواء (الأكثر شيوعًا) ، يمكن استخدام تبريد المياه للمتطلبات الخاصة.

أمثلة على عمليات الشيخوخة النموذجية لدرجات الفولاذ الشائعة:

17-4PH (0Cr17Ni4Cu4Nb): معيار الشيخوخة: 480 ~ 620 ℃ (على سبيل المثال ، 480 ، × 1 ساعة تبريد الهواء ، تصل إلى HRC40 ~ 45 ؛ 620 × 1 ساعة تبريد الهواء ، صلابة حوالي HRC30 ~ 35).

خيار صلابة عالية: 550 درجة مئوية للشيخوخة ، موازنة القوة والمتانة.

15-5PH: عادة ما تتراوح أعمارهم بين 550 ~ 600 ℃.

• الشيخوخة عند 480 ~ 560 ℃ ، وتحقيق قوة أعلى.

ثانيا. تأثير درجات الحرارة الشيخوخة المختلفة على الأداء

درجة حرارة الشيخوخة هي معلمة رئيسية تتحكم في خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب لهطول الأمطار ، مما يؤثر بشكل مباشر على توازن القوة والصلابة والمتانة ومقاومة التآكل. الآثار هي كما يلي:

1. الشيخوخة منخفضة الحرارة (450 ~ 500 ℃)

تأثير تقوية كبير: الرواسب (مثل e-Cu) صغيرة وكثيفة ، تعيق بشدة حركة التفكك ، مما يؤدي إلى أعلى قوة وصلابة (على سبيل المثال ، يمكن أن يصل 17-4PH إلى HRC 45 ~ 50 بعد الشيخوخة عند 480 ℃).

صلابة أقل:

قد تؤدي كثافة هطول الأمطار المرتفعة بشكل مفرط إلى تركيز الإجهاد الموضعي ، مما يؤدي إلى صلابة تأثير أقل قليلاً. مناسبة لتطبيقات المتانة عالية القوة ولكن متوسطة ومنخفضة (مثل السحابات والمحامل).

2. شيخوخة درجة الحرارة المتوسطة (500 ~ 550 ℃)

الأداء العام الأمثل:

حجم الراسب معتدل ، مما يضمن قوة عالية (HRC حوالي 40 ~ 45) وصلابة جيدة (طاقة عالية التأثير) ، مما يجعله الخيار المفضل لمعظم التطبيقات (مثل المكونات الهيكلية الفضائية).

مقاومة جيدة للتآكل:

مقارنة بالشيخوخة ذات درجة الحرارة المنخفضة ، هناك هطول أقل لحدود الحبوب ، مما يؤدي إلى مقاومة أقوى للتآكل الحبيبي.

3. الشيخوخة بدرجة حرارة عالية (550 ~ 650 ℃)

انخفاض القوة:

بعد المراحل المتدرجة ، تصبح آلية تجاوز التفكك مهيمنة ، مما يؤدي إلى انخفاض القوة (على سبيل المثال ، 17-4ph بعد الشيخوخة عند 620 ℃ لديها HRC من حوالي 30 ~ 35).

تحسين المتانة:

الرواسب الخشنة تقلل تركيز الإجهاد ، وتحسن بشكل كبير صلابة الصدمات ، ومناسبة للمكونات التي تتطلب مقاومة للصدمات (على سبيل المثال ، أعمدة المضخة ، الصمامات).

مقاومة التآكل الأمثل:

رواسب حدود الحبوب تذوب في درجات حرارة عالية ، مما يقلل من حساسية التآكل الحبيبية.

4. الشيخوخة الزائدة (درجة حرارة الشيخوخة المرتفعة بشكل مفرط أو وقت الشيخوخة الطويل بشكل مفرط)

إذا تجاوزت درجة حرارة الشيخوخة 650 درجة مئوية أو كان وقت الإمساك طويلًا جدًا ، فستصبح المراحل المتدرجة شديدة الخشونة أو حتى تخضع لإعادة التبلور الثانوي ، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في القوة والصلابة. في وقت واحد ، قد يحدث نمو الحبوب ، مما يزيد من تدهور الخواص الميكانيكية.