西安不銹鋼材料為什么都要熱處理

熱處理的作用就是提高材料的機(jī)械性能、消除殘余應(yīng)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(yù)備熱處理和*終熱處理。

1.預(yù)備熱處理

預(yù)備熱處理的目的是改善加工性能、消除內(nèi)應(yīng)力和為*終熱處理準(zhǔn)備良好的金相組織。其熱處理工藝有退火、正火、時(shí)效、調(diào)質(zhì)等。

（1）退火和正火

退火和正火用于經(jīng)過熱加工的毛坯。含碳量大于0.5%的碳鋼和合金鋼，為降低其硬度易于切削，常采用退火處理；含碳量低于0.5%的碳鋼和合金鋼，為避免其硬度過低切削時(shí)粘刀，而采用正火處理。退火和正火尚能細(xì)化晶粒、均勻組織，為以后的熱處理作準(zhǔn)備。退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前進(jìn)行。

（2）時(shí)效處理

時(shí)效處理主要用于消除毛坯制造和機(jī)械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

為避免過多運(yùn)輸工作量，對于一般精度的零件，在精加工前安排一次時(shí)效處理即可。但精度要求較高的零件（如座標(biāo)鏜床的箱體等），應(yīng)安排兩次或數(shù)次時(shí)效處理工序。簡單零件一般可不進(jìn)行時(shí)效處理。

除鑄件外，對于一些剛性較差的精密零件（如精密絲杠），為消除加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定零件加工精度，常在粗加工、半精加工之間安排多次時(shí)效處理。有些軸類零件加工，在校直工序后也要安排時(shí)效處理。

（3）調(diào)質(zhì)

調(diào)質(zhì)即是在淬火后進(jìn)行高溫回火處理，它能獲得均勻細(xì)致的回火索氏體組織，為以后的表面淬火和滲氮處理時(shí)減少變形作準(zhǔn)備，因此調(diào)質(zhì)也可作為預(yù)備熱處理。

由于調(diào)質(zhì)后零件的綜合力學(xué)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(qiáng)度等力學(xué)性能。

（1）淬火

淬火有表面淬火和整體淬火。其中表面淬火因?yàn)樽冃巍⒀趸懊撎驾^小而應(yīng)用較廣，而且表面淬火還具有外部強(qiáng)度高、耐磨性好，而內(nèi)部保持良好的韌性、抗沖擊力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。為提高表面淬火零件的機(jī)械性能，常需進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火等熱處理作為預(yù)備熱處理。其一般工藝路線為：下料--鍛造--正火（退火）--粗加工--調(diào)質(zhì)--半精加工--表面淬火--精加工。

（2）滲碳淬火

滲碳淬火適用于低碳鋼和低合金鋼，先提高零件表層的含碳量，經(jīng)淬火后使表層獲得高的硬度，而心部仍保持一定的強(qiáng)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(shí)對不滲碳部分要采取防滲措施（鍍銅或鍍防滲材料）。由于滲碳淬火變形大，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(dāng)局部滲碳零件的不滲碳部分采用加大余量后，切除多余的滲碳層的工藝方案時(shí)，切除多余滲碳層的工序應(yīng)安排在滲碳后，淬火前進(jìn)行。

（3）滲氮處理

滲氮是使氮原子滲入金屬表面獲得一層含氮化合物的處理方法。滲氮層可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度和抗蝕性。由于滲氮處理溫度較低、變形小、且滲氮層較薄（一般不超過0.6~0.7mm），滲氮工序應(yīng)盡量靠后安排，為減小滲氮時(shí)的變形，在切削后一般需進(jìn)行消除應(yīng)力的高溫回火。

沉淀硬化不銹鋼熱處理

沉淀硬化不銹鋼相對發(fā)展較晚，是在人類實(shí)踐中經(jīng)過試驗(yàn)、總結(jié)的不銹鋼種。先期出現(xiàn)的不銹鋼中，鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼有較好的耐蝕性，但不能通過熱處理方法調(diào)整機(jī)械性能，限制了它的作用。而馬氏體不銹鋼可以運(yùn)用熱處理方法，在較大范圍內(nèi)調(diào)整機(jī)械性能，但耐蝕性較差。            

特點(diǎn)    

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，甚至可同奧氏體不銹鋼相當(dāng)。通過固溶和時(shí)效處理，可以獲得在馬氏體基體上析出沉淀硬化相的組織，因而有較高的強(qiáng)度，并可根據(jù)時(shí)效溫度的調(diào)整，在一定范圍內(nèi)調(diào)整強(qiáng)度、塑、韌性。另外，先固溶，再依沉淀相析出強(qiáng)化的熱處理方式，可以在固溶處理后，硬度較低的情況下加工基本成型，再經(jīng)時(shí)效強(qiáng)化，降低了加工成本，優(yōu)于馬氏體鋼。            

分類 

①馬氏體型沉淀硬化不銹鋼及其熱處理

馬氏體型沉淀硬化不銹鋼特征是：奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度Ms在室溫以上。加熱奧氏體化并以較快的速度冷卻后，獲得板條狀馬氏體基體，時(shí)效后從板條馬氏體基體上析出Cu的細(xì)質(zhì)點(diǎn)而強(qiáng)化。    

例：在GB1220標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)約120℃；Mz點(diǎn)約30℃。    

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

時(shí)效處理：  依據(jù)時(shí)效溫度不同，沉淀析出物的彌散度、粒度不同，而有不同的機(jī)械性能。  

GB1220標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，不同時(shí)效溫度時(shí)效后性能

②半奧氏體型不銹鋼熱處理  

這種鋼的Ms點(diǎn)一般略低于室溫，所以固溶化處理冷卻到室溫后，得到奧氏體組織,強(qiáng)度很低，為提高基體強(qiáng)度、硬度，需要再次加熱到750-950℃，保溫，這個(gè)階段，奧氏體中會析出碳化物，奧氏體穩(wěn)定性降低，Ms點(diǎn)提高至室溫以上，再冷卻時(shí)，得到馬氏體組織。有的還可以增加冷處理（零下處理），之后，再時(shí)效使鋼*終獲得馬氏體基體上有沉淀析出物的強(qiáng)化鋼。    

例：在GB1220標(biāo)準(zhǔn)中，推薦的這種沉淀不銹鋼牌號是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(diào)整+時(shí)效處理  

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

? 調(diào)整處理溫度為760℃，保溫后空冷，使奧氏體中合金碳化物析出，降低奧氏體穩(wěn)定性，提高Ms點(diǎn)到50-90℃左右，冷卻后獲得板條馬氏體，此時(shí)硬度可達(dá)290HB左右;  

? 再經(jīng)560℃時(shí)效，Al及化合物沉淀析出，鋼材強(qiáng)化，硬度可達(dá)340HB左右。    

固溶+調(diào)整+冷處理+時(shí)效  

? 固溶處理加熱1040℃，水冷，獲得奧氏體組織;  

? 調(diào)整處理溫度955℃，提高Ms點(diǎn)，冷卻后獲得板條馬氏體;  

? 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(shí)效處理溫度為510-560℃，使Al析出，強(qiáng)化處理后，硬度可達(dá)336HB    

固溶+冷變形+時(shí)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(qiáng)化原理，使奧氏體在Md點(diǎn)轉(zhuǎn)變成馬氏體，這個(gè)冷加工變形量要大于30-50％;  ? 時(shí)效處理：在490℃左右加熱時(shí)效，使Al析出沉淀硬化。  

? 有報(bào)導(dǎo)顯示，固溶奧氏體經(jīng)57％冷軋變形，硬度達(dá)430HB，σb達(dá)1372 N/mm2，再經(jīng)490℃時(shí)效，硬度達(dá)485HB，σb達(dá)1850 N/mm2。    

可見，沉淀硬化馬氏體不銹鋼經(jīng)過正確處理后，機(jī)械性能完全可以達(dá)到馬氏體不銹鋼性能，而耐蝕性卻與奧氏體不銹鋼相當(dāng)。這里需要指出的是，馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼雖然都是可通過熱處理方法強(qiáng)化，但強(qiáng)化機(jī)理是不同的。由于沉淀硬化不銹鋼的特點(diǎn)，使其得到重視和廣泛應(yīng)用。