Влияние процесса термической обработки и температуры старения на свойства закалки осадков из нержавеющей стали

Нержавеющая сталь упрочнения осадков (PH нержавеющая сталь)-это тип нержавеющей стали, чья прочность и ударная вязкость улучшаются путем осаждения второй фазы укрепления фазы за счет термической обработки. Он сочетает в себе коррозионную стойкость аустенитной нержавеющей стали с высокой прочностью мартенситной нержавеющей стали. Ядром процесса термообработки является достижение контроля производительности с помощью двух этапов: обработка раствором и обработка старением (упрочнение осаждением). Выбор температуры старения напрямую влияет на конечную микроструктуру и механические свойства.

I. Шаги отростчатой деятельности термической обработки для нержавеющей стали твердеть осадка

Термообработка высыпания твердея нержавеющей стали вообще разделена в 3 этапа: обработка решения (размягчая отжиг), подготовляя обработка (опционная), и обработка вызревания (высыпание твердея). Конкретная операция заключается в следующем:

1. Лечение раствором

Цель:
Полностью растворить карбиды и интерметаллические соединения в аустенитной матрице путем высокотемпературного нагрева с последующим быстрым охлаждением (закалкой) для получения однородного пересыщенного твердого раствора, обеспечивающего условия для последующего старения осаждением.

Рабочие точки:

Диапазон температур: Вообще 950 ~ 1150 ℃ (немножко меняет в зависимости от стальной ранга, например, 17-4ПХ типично 1020 ~ 1060 ℃).

Метод топления:

Используйте печь с контролируемой атмосферой или вакуумную печь, чтобы избежать поверхностного окисления (при необходимости можно нанести защитное покрытие).

Время выдержки:

В зависимости от толщины заготовки, обычно 10 ~ 60 минут (дольше для более толстых секций).

Охлаждая метод:

Водная или масляная закалка (быстрое охлаждение необходимо для предотвращения осаждения хрупких фаз).

2. кондиционирование (необязательно)

Для некоторых марок стали (таких как серия H1150 17-4PH) перед старением добавляется промежуточная обработка кондиционирования (например, короткий нагрев при 800 ~ 900 ℃, за которым следует воздушное охлаждение), чтобы оптимизировать распределение осажденных участков и улучшить ударную вязкость.

Типичный процесс:

Нагрев на 815 ~ 870 ℃ на 10 ~ 30 минут, следовать воздушным охлаждением или гасить водой. 3. Старение/закалка осадков

Цель:

Медленно осаждать легирующие элементы (такие как Cu, Nb, Mo и т. д.) из пересыщенного твердого раствора путем нагревания при относительно низкой температуре, образуя мелкие дисперсные упрочняющие фазы (такие как ε-Cu, Ni-Ti и т. д.), значительно улучшая прочность и твердость.

Рабочие точки:

Диапазон температур: 450 ~ 650 ℃ (различные температуры вызревания выбраны в зависимости от стальной ранга и требований к производительности).

Время выдержки:

1 ~ 4 часа (в зависимости от размера и температуры заготовки обычно достаточно 1 ~ 2 часов).

Охлаждая метод:

Воздушное охлаждение (наиболее распространенное), водяное охлаждение может использоваться для особых требований.

Примеры типичных процессов старения для обычных марок стали:

17-4PH (0Cr17Ni4Cu4Nb): стандартное старение: 480 ~ 620 ℃ (например, воздушное охлаждение 480 ℃ × 1 ч, твердость достигает HRC40 ~ 45; 620 ℃ × 1 ч воздушное охлаждение, твердость примерно HRC30 ~ 35).

Вариант высокой ударной вязкости: старение 550 ℃, балансировка прочности и ударной вязкости.

15-5PH: Обычно в возрасте 550 ~ 600 ℃.

PH13-8Mo: Старение при 480 ~ 560 ℃, достижение более высокой прочности.

II. Влияние различных температур старения на производительность

Температура старения является ключевым параметром, контролирующим свойства упрочняющей нержавеющей стали, напрямую влияющей на баланс прочности, твердости, ударной вязкости и коррозионной стойкости. Последствия заключаются в следующем:

1. Низкотемпературное старение (450 ~ 500 ℃)

Значительное усиливая влияние: Осаждения (как ε-Ку) небольшие и плотные, сильно препятствуя движению вывиха, таким образом приводящ в самых высокопрочных и твердости (например, 17-4ПХ может достигнуть ХРК 45 ~ 50 после стареть на 480 ℃).

Низкая прочность:

Чрезмерно высокая плотность высыпания может привести к локализованной концентрации напряжений, приводящ в немножко более низкой твердости удара. Подходит для высокопрочных, но средне-низких применений твердости (как крепежные детали и подшипники).

2. Средств-температура вызревания (500 ~ 550 ℃)

Оптимальная общая производительность:

Размер осадка умеренный, обеспечивая как высокую прочность (HRC примерно 40 ~ 45), так и хорошую ударную вязкость (высокая энергия удара), что делает его предпочтительным выбором для большинства применений (например, аэрокосмических структурных компонентов).

Хорошая коррозионная стойкость:

Сравненный к низкотемпературному вызреванию, меньше высыпания границы между зернами, приводящ в более сильном сопротивлении к межзерновой корозии.

3. Высокотемпературное старение (550 ~ 650 ℃)

Уменьшенная прочность:

Осажденные участки грубят, механизм обхода вывиха будет доминирующим, приводящ в уменьшенной прочности (например, 17-4ПХ после стареть на 620 ℃ имеет ХРК приблизительно 30 ~ 35).

Улучшенная прочность:

Грубые осадки снижают концентрацию напряжений, значительно улучшая ударную вязкость, подходят для компонентов, требующих ударопрочности (например, валы насосов, клапаны).

Оптимальная коррозионная устойчивость:

Граница зерна осадки растворяются при высоких температурах, снижая межкристаллитной коррозионной чувствительности.

4. чрезмерное старение (чрезмерно высокая температура старения или чрезмерно длительное время старения)

Если температура старения превышает 650 ℃ или время выдержки слишком велико, осажденные фазы станут чрезмерно грубым или даже подвергнутся вторичной перекристаллизации, что приведет к резкому снижению прочности и твердости. Одновременно может произойти рост зерна, что еще больше ухудшит механические свойства.