前言

不銹鋼零部件一般都是在腐蝕條件下工作，根據(jù)工作環(huán)境的不同，其選材和熱處理工藝也不同。一般來說，對不銹鋼零部件的熱處理要求是：

1)不銹鋼零件首先要保持和提高耐蝕性，不管采取什么樣的熱處理工藝，都要以不降低其耐蝕性為原則。

2)不銹鋼鍛件要具有適合的工作硬度和良好的韌性，對于要求高耐磨的不銹鋼鍛件，可以采用馬氏體不銹鋼進行淬火和低溫回火；為了提高耐磨性和耐蝕性，鍛件也可在熱處理后進行滲氮處理。

3)不銹鋼鍛件加熱時，要特別注意防止零件表面氧化、脫碳、增碳或浸蝕。

4)不銹鋼鍛件在熱處理時，應(yīng)盡量避免和減少零件熱處理變形。對于形狀復(fù)雜和精密的不銹鋼零件，為了減少其熱處理變形，可采用沉淀硬化鋼，在固溶處理后進行加工成形，然后再進行時效（沉淀硬化）處理。

5)不銹鋼零件在淬火后應(yīng)及時回火，回火溫度要高于不銹鋼零件的工作溫度，以免不銹鋼鍛件在工作時繼續(xù)發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，形成新的組織應(yīng)力。

馬氏體不銹鋼零件的熱處理

馬氏體不銹鋼在既要求一定的耐蝕性又要求高的力學(xué)性能的條件下得到了廣泛的應(yīng)用，如塑料模具、滾動軸承、汽輪機葉片、柱塞、閥、軸、彈簧等。

馬氏體不銹鋼同奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特性明顯不同，馬氏體不銹鋼加熱到高溫會轉(zhuǎn)變成奧氏體，快速冷卻后，奧氏體將轉(zhuǎn)變成馬氏體組織。馬氏體不銹鋼像普通合金鋼一樣有明顯的相變點，可以通過熱處理淬火而硬化。而且馬氏體不銹鋼鉻含量高，淬透性好，隨著鋼中碳含量的提高，硬度也有所提高，回火時可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)整其硬度、強度和韌性。因此馬氏體不銹鋼既可以作為結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)用，也可以作為工具鋼應(yīng)用。

馬氏體不銹鋼是熱裂紋敏感性鋼種，該鋼種在低溫時熱導(dǎo)率低，其零件特別是形狀復(fù)雜和大型零件在快速加熱時易產(chǎn)生變形和裂紋，因此在處理此類零件時，應(yīng)該在低溫時緩慢加熱，并采用預(yù)熱或階梯式升溫。

對于高碳高鉻型馬氏體不銹鋼零件，為了得到高的萍火硬度、高的耐磨性和良好的耐蝕性，如95Crl8鋼制零件，其淬火溫度一般采用1050-1lOO℃，淬火冷卻一般采用油冷。為了減少高碳高鉻馬氏體不銹鋼零件的變形和開裂，也可以采用空冷或在100-150℃的熱油中冷卻。對于大型和形狀復(fù)雜的零件，為了減少零件的變形和開裂，可以采用分級淬火或等溫淬火。為了消除內(nèi)應(yīng)力并提高零件的綜合力學(xué)性能，淬火后零件必須及時進行回火，一般采用200℃左右的低溫回火處理，以防回火溫度過高，形成過多的鉻碳化合物，降低基體組織的鉻含量，影響其耐蝕性；再之，回火溫度過高，零件的硬度降低，其耐磨性也降低，這和選擇高碳高鉻馬氏體不銹鋼的目的有所違背。

對于所用中碳高鉻型馬氏體不銹鋼制造的零件，如40Crl3鋼，其淬火溫度一般選擇1050℃。由于鋼中的鉻含量高、淬透性好，對于小型的馬氏體不銹鋼零件，淬火冷卻可以采用空冷，以減少不銹鋼零件的熱處理變形；對于較大尺寸的馬氏體不銹鋼零件，則采用油冷。

40Cr13鋼制零件一般采用兩種回火工藝規(guī)范。對于要求高硬度、高耐蝕性的不銹鋼零件，一般回火溫度為200-3OO℃;而對于要求高強韌性、高耐蝕性的不銹鋼零件則采用650-700℃回火。通過高溫回火，還可以使鋼中的鉻碳化物向 (Cr、Fe)轉(zhuǎn)變，改善鋼中貧鉻區(qū)的現(xiàn)象，使不銹鋼零件得到較高的耐蝕性和較好的綜合力學(xué)性能。40013鋼具有一定的回火脆性，當(dāng)采用高溫回火時，回火后宜采用油冷。

對于低碳高鉻型馬氏體不銹鋼制零件，如14Crl7Ni2鋼，其耐蝕性較40cr13鋼好。該鋼具有較高的強度和硬度，因此對于要求耐蝕性高且又要求具有一定強度的零件，一般采用14Crl7Nil2鋼制造。對于14Crl7Ni2鋼，由于加入了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的鎳，使鋼的基體組織由單相鐵素體過渡到α+β兩相組織，淬火時相轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，因此該鋼制造的零件可以通過熱處理來提高其性能。

14Crl7Ni鋼零件的淬火溫度為950-1050℃,油冷。淬火后低溫回火或高溫間火均有較好的耐蝕性。淬火后經(jīng)250-3OO℃回火，基體組織為回火馬氏體，鋼的強度和硬度較高，耐磨性好，而且具有高的耐蝕性?；鼗饻囟仍?00-700℃的鋼，基體組織為回火索氏體和呈帶狀分布的鐵素體，具有較好的強度和韌性配合，而且 也有較高的耐蝕性。但是該鋼在此溫度區(qū)間（450-500℃)長時間加熱后，不僅引起脆性，也使不銹鋼零件的耐蝕性顯著惡化，因此一般不予選用。

馬氏體不銹鋼零件應(yīng)避免在400-600℃的溫度范圍內(nèi)回火，否則易引起沖擊韌度降低，同時耐蝕性有所下降。
 

下面簡要介紹幾種馬氏體不銹鋼零件的熱處理的實例。

1.12Crl3不銹鋼中板常用熱處理工藝

12Crl3不銹鋼中板經(jīng)軋制后空冷即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，使鋼板強度提高、塑、韌性變差，給用戶使用帶來一定的困難。為了保證用戶的加工使用，鋼廠在軋制板時必須進行熱處理，采用的熱處理工藝一般有兩種：

(1)軟化處理軟化處理的方法有兩種：

1)高溫回火，將12Crl3不銹鋼軋件加熱至700-800℃保溫2-6h后爐冷至600℃空冷，使馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w，從而降低12Crl3馬氏體不銹鋼板的硬度。

2)完全退火是將12Crl3馬氏體不銹鋼軋件加熱至840-900℃，保溫2-4h，以一定的速度空冷（最好是爐冷至500℃以下空冷），獲得鐵素體+碳化物的平衡組織。

(2)調(diào)質(zhì)（正火+高溫回火）處理，此工藝適合于不銹鋼結(jié)構(gòu)件的熱處理，可以獲得較高的綜合性能。12Crl3馬氏體不銹鋼中板一般不采用此工藝，因為高的綜合力學(xué)性能不利于用戶二次加工，而且生產(chǎn)周期較長，生產(chǎn)成本較高。

2.20Crl3鋼冷軋帶鋼的退火工藝

20013冷乳帶鋼的退火工藝有三種方法：

(1)完全退火工藝加熱溫度850-870℃，保溫3-4h，爐冷至550℃后出爐空冷，冷軋變形量可達70%。硬度為161-168HBW。

(2)等溫退火工藝加熱溫度850-870℃，保溫3h，爐冷至720℃保溫3h，爐冷至550℃出爐空冷。冷變形量達到70%，坯料才開裂。硬度為160-166HBW。

(3)不完全退火工藝加熱溫度保溫4-6h，爐冷至550℃后出爐空冷，冷變形量在55%以內(nèi)。硬度為176-181HBW。

因此可根據(jù)使用要求來選擇三種退火工藝，如要求保質(zhì)、節(jié)能考慮選擇第一種工藝；從產(chǎn)品綜合力學(xué)性能較高要求考慮，可選擇第二種工藝；從消除應(yīng)力考慮，可選擇第三種工藝。

3.40Crl3不銹鋼軸熱處理工藝

某廠生產(chǎn)塑料機械的一重要軸，因在腐蝕環(huán)境工作，采用40Crl3鋼制造，硬度要求54-58HRC。該廠采取的熱處理工藝是：緩慢加熱至600-620℃，保溫30min,然后升至800℃保溫30min，最后升至1050℃保溫30min，油冷至室溫，在lh內(nèi)進行-73℃冷處理3h,待恢復(fù)到室溫后，再進行200℃回火，保溫2-3h，硬度達到54 -58HRC。

4.95Crl8閥桿熱處理工藝

95Crl8閥桿，由于軸較細，淬火變形較大，在淬火加熱和冷卻時稍有不當(dāng)，即會變形，其硬度要求為56-60HRC。我們采用專用夾具夾持， 放于真空爐中加熱，其熱處理工藝是：冷爐裝爐，緩慢加熱至510-520℃，保溫40min后緩慢加熱至820℃，保溫30tnin后升至1020℃，保溫50min后淬入熱油中，出爐后加熱至180℃，保溫2?4h。熱處理后閥桿硬度為56-60HRC，變形量符合加工要求。
 

5.14Crl7Ni2鋼活塞桿熱處理工藝

某內(nèi)燃機廠生產(chǎn)的活塞桿采用14Crl7Ni2鋼制造，硬度要求為40-44HRC。采取的熱處理工藝是：淬火溫度1050℃，保溫30min，淬油，并采取320-340℃回火。熱處理檢測閥桿硬度在40-44HRC范圍內(nèi)，符合技術(shù)要求。

6.13CrllNi2W2MoV鋼汽輪機葉片的熱處理工藝

某廠采用13CrllNi2W2MoV鋼制造汽輪機葉片，其硬度要求為38-42HRC。采用的熱處理工藝是：在真空爐中緩慢加熱至820℃，保溫30min，升溫至1010℃，保溫40min，油冷淬火，回火溫度為540-560℃,保溫2-3h。熱處理后檢查硬度，基本符合要求。

7.18CrllNiMoNbVN鋼螺栓熱處理工藝

ISCrllNiMoNbVN鋼是馬氏體型耐熱鋼。某廠選用該鋼制造汽輪機螺栓，硬度要求32-36HRC。該廠采取的熱處理工藝是：加熱溫度1150℃，保溫30min,淬油，680-700℃：保溫2-3h。熱處理后進行硬度檢查，基本符合技術(shù)要求。

8.30Crl3鋼軸亞溫淬火熱處理工藝

某廠采用30Crl3鋼制造帶有鍵槽的軸。該軸在工作中承受較大的沖擊載荷, 要求具有較高的沖擊韌度和嚴(yán)格的尺寸變形量，變形量≤0.15mm。

該廠開始采用的熱處理工藝是：加熱溫度（1020±10)℃，保溫2h，油冷，回火溫度為580-610℃，保溫3h硬度為283-320HBW。但在鍵槽部位發(fā)生了有規(guī)律的變形，變形量≥0.3mm，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。

后來采用了亞溫淬火工藝：加熱溫度960℃,保溫2h，熱油中冷卻，回火溫度為540-580℃，保溫3h，硬度為260-290HBW，組織為回火索氏體，變形量≤0.1mm,基本上全部符合技術(shù)要求。

9.40Crl3鋼塑料模具的熱處理

某廠采用40Crl3鋼制造較大型的塑料模具，其外形尺寸為410mm×340mm×205 mm,硬度要求為50-53HRC。

該廠采用下料→鍛造→退火→加工成形→淬火→回火→精加工的生產(chǎn)流程。

鍛造后的退火工藝是：退火溫度為880-900℃，保溫3-4h后爐冷至600℃：以下出爐空冷。退火后模坯的硬度為170-200HBW，便于機械加工。

加工成形后進行熱處理。其熱處理工藝是：在真空爐中緩慢加熱至800℃后保 溫60min,升溫至1050℃后保溫3-4h,油冷。

回火溫度為200-300℃，保溫3-4h?；鼗鸷笥捕葹?0-53HRC,符合技術(shù)要求。

10.95Cr18鋼塑料模具的熱處理

某廠要制造一套需在腐蝕介質(zhì)中工作的塑料模具，要求硬度為56-60HRC。比較再三，最后選用95Crl8鋼制造。模具外形尺寸為φ206mm×84mm。

該模具的生產(chǎn)工藝路線是：下料→鍛造→退火→機械加工成形→淬火→回火→精加工。

鍛造后退火工藝為：加熱溫度820-840℃，保溫2h，爐冷到500℃以下出爐空冷。退火后硬度≤255HBW。

淬火，加熱溫度為1050℃，保溫90min，油冷。

回火溫度為180-200℃，保溫2-4h?；鼗鸷笥捕葹?6-60HRC,符合技術(shù)要求。