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2024-11-29 22:46
奧氏體不銹鋼強化機理淺談 待解決
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奧氏體不銹鋼強化機理淺談
嚴 凱 (江蘇三眾彈性技術(shù)股份有限公司)
奧氏體不銹鋼是我們最常見和最熟悉類型 的不銹鋼 ,它具有成形性好,、低溫韌性高 , 以及良 好的高溫抗蠕變性能 ,。奧氏體不銹鋼在彈簧行 業(yè)應(yīng)用中 ,最常見的一個問題是硬度偏低 ,并且 難以提升 。因此我們來簡單聊聊奧氏體不銹鋼 的強化機理,。 1 奧氏體不銹鋼的熱處理 奧氏體不銹鋼的主要熱處理工藝包括: 1) 均勻化和為熱加工準(zhǔn)備的均勻化熱處 理 ; 2) 固溶處理( 常見牌號鋼的固溶熱處理工 藝及力學(xué)性能見表 1 -1) ; 3) 退火,。 1● 1 均勻化處理 不銹鋼一般采用連續(xù)鑄造 ,對于鑄坯或初軋 坯必須進行均勻化處理 ,以消除其鑄態(tài)偏析 。對 大多數(shù)奧氏體不銹鋼 , 均勻化處理溫度約 1 250℃ ,。在足以溶解鑄坯里殘留的 δ鐵素體條件 下 ,均勻化處理時間不宜過長 ,否則會導(dǎo)致晶粒 粗化 ,晶界面積減少 , 同時材料的熱加工性能也 會降低,。 1●2 固溶處理 將材料加熱到高溫(1 100℃左右) ,奧氏體 再結(jié)晶的同時 ,使在加工中產(chǎn)生的碳化物和 δ 相 分解物固溶到奧氏體中 ,然后快速冷卻 ,使碳呈 固溶狀態(tài)的奧氏體保持到常溫 ,這一處理過程即
為固溶 。它的作用是提高防銹能力 , 降低硬度 , 改善冷加工性能,。 1●3 退火 奧氏體不銹鋼退火主要有兩個作用 ,。第一 , 通過再結(jié)晶消除冷加工的影響 ;第二 ,使碳化物 和金屬間化合物重新溶入基體 ,消除有害的析出 項 。同時還能降低鑄造時溶質(zhì)原子的偏析 ,使成 分和組織更加均勻,。 2 奧氏體不銹鋼的強化方式 HTSS] 2● 1 加工硬化 這類鋼一般不能通過淬火進行強化 ,提高硬 度的主要方式是通過加工硬化( 形變強化) ,。奧 氏體不銹鋼在室溫到 250℃以下變形時 ,具有應(yīng) 變強化特性 。室溫中 , 形變 1% , 強度約提高 40 Mpa ;一般預(yù)變5% ,可使其屈服強度達到 400 Mpa ; 因此控制變形量的大小即可獲得所需要的 強度性能 ,。其原理是冷變形后晶粒在一定程度 上纖維化 ,并由于位錯密度的增加 ,在原來晶粒 內(nèi)部產(chǎn)生亞晶界 ,并進一步發(fā)展為晶界 ,使晶粒 細化,。 2●2 時效強化 可能大家會有疑問 ,前面熱處理工藝中并沒 有提到時效工藝 , 為什么奧氏體不銹鋼也能時 效? 此工藝一般為用于沖壓、拉伸加工過后的穩(wěn) 定化處理 ,溫度 380 ~430℃ , 目的是消除一定的 內(nèi)應(yīng)力 , 同時可以稍稍提高硬度和彈性,。 表 1 一1 部分奧氏體型不銹鋼的固溶熱處理工藝及力學(xué)性能
我們用 SUS304 不銹鋼沖壓件進行試驗( 成 型后450HV) : 經(jīng)300℃回火2 小時后 ,硬度 440 -450 HV, 無明顯變化 ; 經(jīng)380℃回火2 小時后 ,硬度 470 -480 HV, 略有增加 ; 經(jīng)450℃回火2 小時后 ,硬度 460 -480 HV, 略有增加 ; 經(jīng)670℃回火6 小時后 ,硬度 335 -355 HV, 明顯下降,。 所以 ,奧氏體不銹鋼經(jīng)380 ~450℃之間回火 , 硬度可以增加 2 ~3HRC。因為材料本身較高含量 的合金元素 , 回火后組織會產(chǎn)生一定程度的析出 強化 ,但效果不如 17-7pH等沉淀硬化型不銹鋼,。 2●3 深冷處理 奧氏體不銹鋼材料的 MS 點很低 ,所以常溫 下不會發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變 ,。深冷時組織會部分轉(zhuǎn) 變?yōu)轳R氏體 ,轉(zhuǎn)變量一般不超過 20 ~ 30% ,沒有 發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的奧氏體還會由于馬氏體引起 的體積膨脹及相變應(yīng)力 , 發(fā)生明顯的加工硬化 現(xiàn)象。 2●4 表面熱處理 可以通過氮化,、滲碳等方式提高表面硬度,。 3 硬度的影響因素 3● 1 晶粒度 一般情況下 ,晶粒度越高 ,材料的硬度越高。 晶粒如果過于粗大 ,會使材料的抗拉強度明顯下 降 ,而奧氏體不銹鋼無法通過相變來細化晶粒 , 因此需控制好固溶溫度和時間來控制材料的晶 粒度,。 固溶處理加熱溫度比較常用的是 1 050 ~ 1 100℃ ,需使 Cr23C6 碳化物充分溶解 ,奧氏體成
分均勻 ,。加熱時間通常按直徑或厚度每毫米保 溫 1 ~2 Min ,加熱后應(yīng)迅速冷卻 , 以保證完全固 定加熱時得到的奧氏體組織狀態(tài)。 3●2 冷加工變形量 一般情況下 ,變形量越大抗拉強度越高 ,對 于冷軋帶鋼即壓縮量 ,。例如 SUS301 材料經(jīng)過固 溶后軋制 ,可以得到不同抗拉強度( 硬度) 的狀 態(tài):H1/4 860 Mpa,、H1/2 760 Mpa、H3/4 1 205 Mpa,、H 1 275 Mpa ( 詳見 GB/T3280—2015) ,。 另外在相同的壓縮變形速率下 , 形變時溫度越 高 ,冷變形形變強化作用越弱 ;在相同溫度下 ,壓 縮變形速率越大 ,形變強化作用越強。 所以 ,想要使產(chǎn)品獲得較高的硬度 ,就得有 足夠的壓縮量或者變形量 ,。例如 SUS304 不銹鋼 深沖件 ,成型前硬度 180HV,成型后可達 450HV 以上 ,。但碟簧在成型過程中由于變形量小 ,硬度 變化并不大 , 而產(chǎn)品的硬度要求往往在 40HRC (392HV)以上 ,。此時我們必須使用冷軋硬料 ,奧 氏體不銹鋼冷軋后 ,硬度可以達到 38 ~43HRC。 3●3 合金元素 隨著 C,、N(間隙元素) ,Si,、Cr 和 MO( 置換元 素)的增加 ,不銹鋼的硬度會上升 ,C、N的影響更 顯著 ;隨著 Ni,、Cu 的增加 ,硬度會下降 ;奧氏體形 成元素 Mn 對硬度幾乎沒有影響,。 4 總結(jié) 奧氏體不銹鋼的應(yīng)用范圍很廣 , 在機械行 業(yè) ,尤其對它的機械性能會有一定要求 。首先我 們要選擇合適的牌號 ;其次確認材料做好均勻化 處理和固溶處理 ,控制好材料的初始晶粒度 ;然 后根據(jù)產(chǎn)品的加工工藝和硬度要求 ,選擇合適的 冷軋后硬度 ; 最后 , 根據(jù)需要 ,對產(chǎn)品進行退火 (回火)處理,。
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