半奧氏體沉淀硬化不銹鋼的一個重要特征是多種多樣的處理狀態(tài),通過這些處理方式可以調(diào)整各種相變過程以得到預(yù)期的性能。


1. 固溶處理


  固溶處理后稱為A狀態(tài)(austenization),通常加熱至1050℃,使碳及合金元素全部溶入奧氏體中以充分發(fā)揮它們的作用,冷至室溫后的組織為奧氏體加少量δ鐵素體。固溶處理有時稱為退火處理。固溶處理后鋼的強度最低,可進行成形加工,是這類鋼的一種主要供貨狀態(tài)。固溶處理溫度直接影響鋼的Ms~Mf范圍的位置,降低固溶溫度使Ms~Mf位置升高。調(diào)整固溶處理溫度可以做到精確調(diào)整Ms~Mf位置。


2. 冷處理


 半奧氏體沉淀硬化不銹鋼在成分設(shè)計時將Ms~Mf位置控制在略低于零度的溫度,冷卻至-70℃以下(-73℃)便可完成奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變。成分一定時,可通過改變固溶溫度調(diào)整Ms~Mf位置。冷處理也稱為R處理(Refrigera-tion)。


3. 奧氏體調(diào)整處理


 半奧氏體沉淀硬化不銹鋼處于A狀態(tài)后可通過調(diào)整處理(conditioning)使自奧氏體中析出碳化物等,降低奧氏體中的碳及合金元素含量,升高Ms~Mf位置,使之在冷至室溫或經(jīng)冷處理后得到完全馬氏體轉(zhuǎn)變。調(diào)整處理可分為較低溫度調(diào)整處理(或稱一次回火處理)和高溫調(diào)整處理。調(diào)整處理又稱T狀態(tài)處理。


 較低溫度調(diào)整處理采用加熱A狀態(tài)的鋼降至較低的溫度來調(diào)節(jié)Ms點,使鋼在室溫下獲得必要的馬氏體含量,然后通過時效進一步強化。圖9.93為調(diào)整處理溫度對這類鋼Ms點的影響示例。在700~800℃溫度范圍內(nèi),碳化物析出孕育期很短,析出速率和析出量最大,冷卻時Ms點升高最有效。經(jīng)調(diào)整處理后,17-7PHPH15-7Mo鋼的Ms點從低于-100℃增高至70℃以上,冷至室溫得到M+γ+δ組織,鋼中的殘余奧氏體在隨后加熱到500℃以上時效才完全分解。這種工藝較簡單,但在較低溫調(diào)整處理時,沿晶碳化物的析出降低了鋼的塑韌性。為彌補這一缺點,一般采用較高的時效溫度。


93.jpg


 應(yīng)指出,自較低溫度調(diào)整處理后冷至室溫的過程應(yīng)在1小時內(nèi)連續(xù)冷卻完成,緩慢冷卻或途中保溫都會導致奧氏體的穩(wěn)定化和最終馬氏體相變不完全。


 高溫調(diào)整處理的溫度選擇應(yīng)使鋼的Ms點在室溫附近,而以略低于室溫為宜。例如17-7PH鋼,經(jīng)1065℃固溶處理后,Ms點約低于室溫,Mf點低于-120℃,由于Ms和Mf點過低,只有經(jīng)過-130℃甚至更低溫度的冷處理才能得到足夠含量的馬氏體。經(jīng)固溶處理后采取950℃高溫調(diào)整處理,此時有一定數(shù)量的碳化物析出,Ms~Mf范圍升高,Ms點約為60℃,Mf點約-80℃,冷到室溫時得到部分馬氏體,不影響零件的沖壓加工,然后進一步冷卻到-73℃就可以得到主要是馬氏體的組織。這種方法處理后,由于晶界上只有少量碳化物析出,時效后仍能保證良好的塑性和較高的強度。此外,由于調(diào)整處理的加熱溫度較高,奧氏體(以后的馬氏體)中的碳及合金元素含量增加,也增加了鋼的強度。


4. 冷變形


冷變形明顯提高Ms點,促進馬氏體的轉(zhuǎn)變。通常10%~25%冷軋變形可使Ms點升至室溫以上,高變形量還可以使鋼的強度達到超高強度鋼的水平。冷變形起到調(diào)整處理的作用,隨后無須再進行冷處理而直接進行時效處理。冷變形也稱為C狀態(tài)(cold work),這種方法適用于板材生產(chǎn)。


5. 時效處理


 時效處理也稱為H狀態(tài)(hardening),是最終一道熱處理工序,并由此獲得預(yù)期的力學性能。當鋼發(fā)生馬氏體相變,時效溫度高于400℃后,視鋼中添加合金元素的不同而析出各種強化相,大多在400~500℃達到時效硬化峰值,繼續(xù)提高回火溫度將產(chǎn)生過時效。


表 66.jpg


 上述各種狀態(tài)的組合可使這類鋼獲得所要求的力學性能和使用性能。表9.66為一些半奧氏體沉淀硬化不銹鋼的力學性能。