因此,17-4PH不锈钢在加热时,要得到晶粒细小而成分均匀的奥氏体,必须严格控制加热温度和保温时间。奥氏体晶粒的细化是17-4PH不锈钢强韧化的有效途径。
相近牌号有:中国:0Cr17Ni4Cu4Nb;美国:供应17-4PH不锈钢,AISI630;日本:SUS630。
17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢作为马氏体沉淀硬化不锈钢的代表之一,其具有良好的机械性能、出色的耐腐蚀性以及十分便于加工的热处理工艺,因此其被广泛应用于核工业、航天航空以及能源等领域。但已有研究表明,随着使用时间的延长,即使是高强度的17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢也会产生时效脆化,而这一脆化现象的主要原因是由于其内部微观组织产生了变化,科学家在研究双相不锈钢长期中温时效脆化时发现不锈钢在时效过程中会发生调幅分解(Spinodal Decomposition)该分解与17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢的脆化现象有着直接的关系。
1。2。2 17-4PH不锈钢合金元素的作用文献综述
合金钢由于加入合金元素,使冶炼、浇铸、锻造、切削、焊接与热处理等工艺复杂化,成本增高,所以价格相对于普通碳钢较贵。碳钢中主要加入的合金元素有锰(Mn)、硅(Si)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、硼(B)、铝(Al)、铌(Nb)、锆(Zr)等。
(1)Cr
合金元素Cr是决定钢耐腐蚀性的关键因素,低含量的Cr只可以提高一般钢的耐腐蚀性,并不能防止其产生锈。合金元素Cr在钢的表面形成致密的氧化膜,使固溶体电极电位提高。Cr也能够降低钢对点蚀的敏感性[5],有效提高刚的点蚀电位值。合金元素Cr是一种能够大量形成铁素体,并且使其稳定的元素,并且能够减少奥氏体。合金中金属间化合物的不断析出是随着合金中Cr含量的不断增加形成的。然而值得注意的是,这些金属间化合物会降低钢的塑性与韧性,在一定条件下也会降低钢的耐腐蚀性。
(2)Ni
合金元素Ni能够促进应力松弛,从而减少不锈钢的脆性断裂倾向,马氏体中沉淀相得均匀析出得益于合金元素Ni,这使得钢能够具有十分出色的塑性变形特性。奥氏体的形成、稳定与扩大都离不开合金元素Ni,马氏体的转变温度也由其降低。奥氏体中元素C、N的溶解度根据Ni含量的增加而降低,碳氮化合物的脱溶倾向增强,不锈钢晶体间腐蚀敏感性提高。Ni对钢的耐腐蚀作用是使不锈钢的热力学性质更加稳定,这种耐腐蚀作用对氧化性介质以及还原性介质同样是十分有效的。在17-4PH不锈钢中,其化学性能稳定性随着Ni含量的提高而增加。所以,17-4PH不锈钢具有很好的耐腐蚀性与抗氧化性。
(3)Cu
合金元素Cu作为马氏体沉淀硬化不锈钢中的主要元素,当其含量超过0。75%时,会产生沉淀硬化,因此将会有富铜相ε相在组织中析出。在钢的氧化皮下有一层熔点低于1100℃的富铜合金,这种合金在1100℃时熔化并侵蚀钢表面层的晶界,使钢在热锻扎加工时裂开[18]。因为富铜ε相在固溶处理中析出较慢,所以所需的临界冷却速度不大,如若钢件的截面不理想时,无须再进行油催或者水淬,进行空冷既可。但是,如果时间时间过长或者是温度偏高,则析出的ε相过时效,就会失去其强化作用得不到很好的性能,屈服强度、韧性已经速写都会有所降低。
1。3 Q-T-P工艺
1。3。1 Q-T-P工艺的由来
传统的钢的热处理工艺主要为淬火和回火。钢的机械性能(主要为强度和韧性)主要由回火温度决定,提高钢的强度往往损及钢的韧性。
半世纪以前人们已经认识到淬火钢中的残留奥氏体能改善钢的塑性和韧性, 如条状马氏体被几纳米厚的残留奥氏体所包围,增加了韧性,利用奥氏体的热稳定化现象,提出工具钢无变形淬火和高速钢工件无变形回火热处理工艺。为进一步提高钢的强度,在Q-T工艺基础上,提出淬火-回火-碳分配(Q-T-P)。