西安不鏽鋼材料為什麼都要熱處理

西安不鏽鋼材料為什麼都要熱處理

熱處理的作用就是提高材料的機械性能、消除殘餘應力和改善金屬的切削加工性。按照熱處理不同的目的，熱處理工藝可分為兩大類：預備熱處理和*終熱處理。

1.預備熱處理

預備熱處理的目的是改善加工性能、消除內應力和為*終熱處理準備良好的金相組織。其熱處理工藝有退火、正火、時效、調質等。

（1）退火和正火

退火和正火用於經過熱加工的毛坯。含碳量大於0.5%的碳鋼和合金鋼，為降低其硬度易於切削，常采用退火處理；含碳量低於0.5%的碳鋼和合金鋼，為避免其硬度過低切削時粘刀，而采用正火處理。退火和正火尚能細化晶粒、均勻組織，為以後的熱處理作準備。退火和正火常安排在毛坯製造之後、粗加工之前進行。

（2）時效處理

時效處理主要用於消除毛坯製造和機械加工中產生的內應力。

為避免過多運輸工作量，對於一般精度的零件，在精加工前安排一次時效處理即可。但精度要求較高的零件（如座標鏜床的箱體等），應安排兩次或數次時效處理工序。簡單零件一般可不進行時效處理。

除鑄件外，對於一些剛性較差的精密零件（如精密絲杠），為消除加工中產生的內應力，穩定零件加工精度，常在粗加工、半精加工之間安排多次時效處理。有些軸類零件加工，在校直工序後也要安排時效處理。

（3）調質

調質即是在淬火後進行高溫回火處理，它能獲得均勻細致的回火索氏體組織，為以後的表麵淬火和滲氮處理時減少變形作準備，因此調質也可作為預備熱處理。

由於調質後零件的綜合力學性能較好，對某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作為*終熱處理工序。

2.*終熱處理

*終熱處理的目的是提高硬度、耐磨性和強度等力學性能。

（1）淬火

淬火有表麵淬火和整體淬火。其中表麵淬火因為變形、氧化及脫碳較小而應用較廣，而且表麵淬火還具有外部強度高、耐磨性好，而內部保持良好的韌性、抗衝擊力強的優點。為提高表麵淬火零件的機械性能，常需進行調質或正火等熱處理作為預備熱處理。其一般工藝路線為：下料--鍛造--正火（退火）--粗加工--調質--半精加工--表麵淬火--精加工。

（2）滲碳淬火

滲碳淬火適用於低碳鋼和低合金鋼，先提高零件表層的含碳量，經淬火後使表層獲得高的硬度，而心部仍保持一定的強度和較高的韌性和塑性。滲碳分整體滲碳和局部滲碳。局部滲碳時對不滲碳部分要采取防滲措施（鍍銅或鍍防滲材料）。由於滲碳淬火變形大，且滲碳深度一般在0.5~2mm之間，所以滲碳工序一般安排在半精加工和精加工之間。

其工藝路線一般為：下料-鍛造-正火-粗、半精加工-滲碳淬火-精加工。

當局部滲碳零件的不滲碳部分采用加大餘量後，切除多餘的滲碳層的工藝方案時，切除多餘滲碳層的工序應安排在滲碳後，淬火前進行。

（3）滲氮處理

滲氮是使氮原子滲入金屬表麵獲得一層含氮化合物的處理方法。滲氮層可以提高零件表麵的硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性。由於滲氮處理溫度較低、變形小、且滲氮層較薄（一般不超過0.6~0.7mm），滲氮工序應儘量靠後安排，為減小滲氮時的變形，在切削後一般需進行消除應力的高溫回火。

沉澱硬化不鏽鋼熱處理

沉澱硬化不鏽鋼相對發展較晚，是在人類實踐中經過試驗、總結的不鏽鋼種。先期出現的不鏽鋼中，鐵素體不鏽鋼、奧氏體不鏽鋼有較好的耐蝕性，但不能通過熱處理方法調整機械性能，限製了它的作用。而馬氏體不鏽鋼可以運用熱處理方法，在較大範圍內調整機械性能，但耐蝕性較差。            

特點    

其具有較低的C量（一般≤0.09％），較高的Cr量（一般≥14％以上），另加Mo、Cu等元素，這就使其具有較高的耐蝕性，甚至可同奧氏體不鏽鋼相當。通過固溶和時效處理，可以獲得在馬氏體基體上析出沉澱硬化相的組織，因而有較高的強度，並可根據時效溫度的調整，在一定範圍內調整強度、塑、韌性。另外，先固溶，再依沉澱相析出強化的熱處理方式，可以在固溶處理後，硬度較低的情況下加工基本成型，再經時效強化，降低了加工成本，優於馬氏體鋼。            

分類 

①馬氏體型沉澱硬化不鏽鋼及其熱處理

馬氏體型沉澱硬化不鏽鋼特征是：奧氏體向馬氏體轉變的開始溫度Ms在室溫以上。加熱奧氏體化並以較快的速度冷卻後，獲得板條狀馬氏體基體，時效後從板條馬氏體基體上析出Cu的細質點而強化。    

例：在GB1220標準中，典型牌號為：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點約120℃；Mz點約30℃。    

固溶處理：  加熱溫度為1020-1060℃，保溫後水冷或油冷，組織為板條狀馬氏體，硬度320HB左右。加熱溫度不宜過高，如果大於1100℃，會使組織中鐵素體量增多、Ms點下降、殘留奧氏體增多、硬度下降，熱處理效果不好。    

時效處理：  依據時效溫度不同，沉澱析出物的彌散度、粒度不同，而有不同的機械性能。  

GB1220標準中規定，不同時效溫度時效後性能

②半奧氏體型不鏽鋼熱處理  

這種鋼的Ms點一般略低於室溫，所以固溶化處理冷卻到室溫後，得到奧氏體組織,強度很低，為提高基體強度、硬度，需要再次加熱到750-950℃，保溫，這個階段，奧氏體中會析出碳化物，奧氏體穩定性降低，Ms點提高至室溫以上，再冷卻時，得到馬氏體組織。有的還可以增加冷處理（零下處理），之後，再時效使鋼*終獲得馬氏體基體上有沉澱析出物的強化鋼。    

例：在GB1220標準中，推薦的這種沉澱不鏽鋼牌號是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+調整+時效處理  

• 固溶化加熱溫度1040℃，加熱保溫後水冷或油冷得到奧氏體，硬度為150HB左右;  

• 調整處理溫度為760℃，保溫後空冷，使奧氏體中合金碳化物析出，降低奧氏體穩定性，提高Ms點到50-90℃左右，冷卻後獲得板條馬氏體，此時硬度可達290HB左右;  

• 再經560℃時效，Al及化合物沉澱析出，鋼材強化，硬度可達340HB左右。    

固溶+調整+冷處理+時效  

• 固溶處理加熱1040℃，水冷，獲得奧氏體組織;  

• 調整處理溫度955℃，提高Ms點，冷卻後獲得板條馬氏體;  

• 冷處理-73℃×8h，減少組織中殘留奧氏體，獲取*大限度的馬氏體;  

• 時效處理溫度為510-560℃，使Al析出，強化處理後，硬度可達336HB    

固溶+冷變形+時效  

• 固溶處理溫度為1040℃，水冷，獲得奧氏體組織;  

• 冷變形，利用冷加工變形強化原理，使奧氏體在Md點轉變成馬氏體，這個冷加工變形量要大於30-50％;  • 時效處理：在490℃左右加熱時效，使Al析出沉澱硬化。  

• 有報導顯示，固溶奧氏體經57％冷軋變形，硬度達430HB，σb達1372 N/mm2，再經490℃時效，硬度達485HB，σb達1850 N/mm2。    

可見，沉澱硬化馬氏體不鏽鋼經過正確處理後，機械性能完全可以達到馬氏體不鏽鋼性能，而耐蝕性卻與奧氏體不鏽鋼相當。這裡需要指出的是，馬氏體不鏽鋼和沉澱硬化不鏽鋼雖然都是可通過熱處理方法強化，但強化機理是不同的。由於沉澱硬化不鏽鋼的特點，使其得到重視和廣泛應用。