ph不锈钢热处理的工艺技巧

1/1517-4ph不锈钢热处理的工艺方法根据17-4ph不锈钢在加热和冷却时组织与性能的变化规律，17-4ph不锈钢的热处理的基本工艺方法有退火、正火、淬火、回火及表面热处理等。通过不同的热处理工艺，可以使17-4ph不锈钢的性能发生很大地变化。17-4ph不锈钢的退火与正火17-4ph不锈钢的退火与正火是在生产上应用非常广泛的预备热处理工艺。通过退火与正火工艺处理后，不仅可以消除毛坯零件的内应力及成分和组织的不均匀性，还能调整17-4ph不锈钢的力学性能与工艺性能，为下一道加工工序做好组织、性能准备。17-4ph不锈钢的退火17-4ph不锈钢的退火是将17-4ph不锈钢加热到临界温度以上或以下温度，经保温后随炉缓慢冷却，以获得近乎平衡状态组织的热处理工艺。退火的目的是降低17-4ph不锈钢的硬度，均匀17-4ph不锈钢的化学成分及组织，消除内应力和加工硬化，改善17-4ph不锈钢的成形及切削加工性能，并为淬火做好组织准备。17-4ph不锈钢的成分和使用目的不同，所用退火工艺也不相同。退火工艺种类很多，常用的退火操作有完全退火、球化退火、再结晶退火和去应力退火等。（1）完全退火完全退火是将17-4ph不锈钢加热到完全奥氏体化后保温，再进行缓慢冷却，以获得近乎平衡组织的热处理工艺。完全退火主2/15要用于中、低碳结构17-4ph不锈钢的铸、锻件和热轧型材。完全退火的加热温度一般为Ac3以上20～30℃；保温时间一般为每毫米工件有效厚度两分钟。完全退火的冷却应缓慢进行，故需要的时间较长。为了提高效率，实际生产中，随炉冷却到500～600℃以下即可出炉空冷。（2）球化退火球化退火是使17-4ph不锈钢中的碳化物球化，得到粒状珠光体（铁素体基体上均匀分布细小球状碳化物）的一种热处理工艺。球化退火主要用于过共析17-4ph不锈钢和合金工具17-4ph不锈钢。球化退火的加热温度一般为Ac1以上20～30℃；保温时间不能太长，一般为2～4小时；冷却方式通常采用炉冷，或在Ar1以下20℃左右进行长时间等温，然后炉冷到600℃以下出炉空冷。（3）再结晶退火再结晶退火是把经冷变形加工后的17-4ph不锈钢材加热到再结晶温度以上保温，使变形晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒而消除加工硬化的热处理工艺。再结晶退火主要用于经冷变形加工后的低碳17-4ph不锈钢。经再结晶退火后，消除了加工硬化，17-4ph不锈钢的性能恢复到冷变形加工前的状态。再结晶退火的加热温度一般为650～700℃；保温时间为1～3小时；冷却方式通常为空冷。17-4ph不锈钢的冷变形量越大，再结晶温度越低，再结晶退火温度也越低。还需注意的是：不同的17-4ph不锈钢都有一个临界变形度，在临界变形度下变形的17-4ph不锈钢，再结晶退火时会导致组织晶粒异常长大。一般17-4ph不锈钢的临界变形度为6～10%。（4）去应力退火去应力退火是为了去除由于塑性变形加工、铸造、焊接及切削加工过程中引起的残余内应力而进行的退火工艺。3/15去应力退火的加热温度一般为500～650℃；保温时间一般为每毫米工件有效厚度三分钟；冷却方式通常为随炉冷却；为了提高工效，也可随炉冷却到200℃出炉空冷。17-4ph不锈钢的正火17-4ph不锈钢的正火是将17-4ph不锈钢加热到Ac3或Accm以上30～50℃，使17-4ph不锈钢完全奥氏体化，经保温后从炉中取出，在空气中冷却的热处理工艺。正火的目的与退火基本相似，但正火冷却速度比退火快，得到的组织较退火的细小，强度和硬度稍高，而塑性和韧性稍低。正火还可以消除过共析17-4ph不锈钢中的网状渗碳体，为球化退火做好组织准备。低碳17-4ph不锈钢工件经正火后比退火具有更好的切削加工性能；而对于高碳17-4ph不锈钢和中碳合金17-4ph不锈钢工件，因正火后硬度偏高，切削加工性能不如退火，故宜采用退火工艺为佳。正火难以消除内应力，为防止工件的变形和开裂，对形状复杂的和大型工件，较多采用退火工艺。正火比退火生产周期短，设备利用率高，节约能源，操作简便，降低生产成本。在可能条件下，应优先考虑采用正火工艺作为预备热处理工序。退火和正火除了作为预备热处理工序外，对于普通的铸件、焊接件及不重要的工件，也可作为最终热处理工序。17-4ph不锈钢的淬火与回火17-4ph不锈钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要、用途最广的工序，4/15一般作为工件的最终热处理赋予工件最终的性能，是强化17-4ph不锈钢材的重要手段之一。3.3.2.117-4ph不锈钢的淬火17-4ph不锈钢的淬火是将17-4ph不锈钢加热到临界温度以上某一温度，经保温后，以适当的冷却速度冷却，得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺。淬火的目的是使17-4ph不锈钢强化，提高17-4ph不锈钢的硬度、强度和耐磨性；对于获得马氏体组织的淬火，配合不同的温度回火，可获得各种需要的性能。由于不同成分17-4ph不锈钢的过冷奥氏体的稳定性不同，淬火后获得马氏体的能力差异较大；淬火时工件截面各处冷却速度不同；在冷却过程中还会引起淬火应力，所以要对淬火影响因素有足够地重视。（1）淬火加热温度淬火加热温度的选择主要依据17-4ph不锈钢的成分确定：亚共析17-4ph不锈钢通常加热到Ac3以上30～50℃；共析17-4ph不锈钢和共析17-4ph不锈钢过通常加热到Ac1以上30～50℃。（2）淬火保温时间淬火保温时间与17-4ph不锈钢的成分、炉温、工件的大小和形状、装炉方式和装炉量等因素有关。淬火保温时间一般为每毫米工件有效厚度1～4分钟。（3）淬火冷却介质淬火冷却介质又称为淬火介质。淬火介质冷却能力越强，17-4ph不锈钢的冷却速度越快，则工件容易淬硬，淬硬层深度越深，也会使工件产生的内应力越大，易引起工件发生变形和开裂。为保证淬火质量，应选择合适的淬火介质。理想的淬火介质的冷却能力应该是：在奥氏体最不稳定的650～400℃间5/15能快速冷却；在400℃以下应当缓慢冷却以减小淬火应力，从而保证在获得马氏体组织的条件下减小淬火应力，避免工件发生变形和开裂。常用的淬火介质有水、盐水或碱水溶液及各种矿物质油等。尺寸不大、形状简单的碳素17-4ph不锈钢工件的淬火，大多采用水；盐水和碱水溶液的冷却能力极强，适合低碳17-4ph不锈钢的淬火；合金17-4ph不锈钢工件淬火时，一般选择冷却能力较低的油作为淬火介质。水、盐水或碱水溶液及各种矿物质油等淬火介质各有优缺点，均不是理想的淬火介质，而介于水和油之间的冷却能力的是比较理想的淬火介质。目前各国都在发展有机水溶液作为淬火介质，如聚乙烯醇、聚二醇等水溶液。（4）淬火方法工件淬火时除了要保证淬硬外，还要尽量减小变形和避免开裂，应选择合适的淬火方法。a．单液淬火将17-4ph不锈钢奥氏体化后，在一种淬火介质中冷却到室温的淬火方法称为单液淬火。单液淬火操作简单，容易实现机械化、自动化，应用广泛。但由于单独用一种淬火介质，如果淬火介质冷却特性不够理想，容易产生硬度不足或变形、开裂等缺陷。一般碳17-4ph不锈钢采用水冷，合金17-4ph不锈钢采用油冷。b．双液淬火将17-4ph不锈钢奥氏体化后，先在冷却能力强的淬火介质中冷却，待工件冷到400～300℃左右，将工件转入冷却能力较弱的淬火介质中冷却，直到完成马氏体转变的淬火方法称为双液淬火。双液淬火既可以保证工件得到马氏体组织，又可以减小淬火应力，防止6/15工件开裂和减小变形。尺寸较大或形状复杂的碳素17-4ph不锈钢工件适合采用双液淬火。双液淬火操作要求较高，需经验丰富的人员来操作。c．分级淬火将17-4ph不锈钢奥氏体化后，先放入略高于（或略低于）17-4ph不锈钢的Ms温度的盐浴或碱浴炉内保温，当工件内外温度均匀后，再从浴炉中取出工件，空冷至室温，完成马氏体转变的淬火方法称为分级淬火。分级淬火大大降低了淬火应力，工件变形轻微，还克服了双液淬火时难以控制的缺点。但分级淬火时盐浴或碱浴的冷却能力不大，只适合形状复杂、尺寸较小的碳17-4ph不锈钢工件或淬透性好的合金17-4ph不锈钢工件。d．等温淬火将17-4ph不锈钢奥氏体化后，放入高于17-4ph不锈钢的Ms温度的盐浴或碱浴炉内等温保持足够长的时间，使其转变为下贝氏体组织，然后取出工件，在空气中冷却到室温的淬火方法称为等温淬火。等温淬火得到的下贝氏体组织具有较高的强度和硬度，同时塑性和韧性也较好，并可显著减小淬火应力和淬火变形，并能基本避免工件淬火裂纹，适宜处理形状复杂、尺寸要求精密的小件工具和重要的机器零件。（5）淬火操作要领淬火操作时，还要注意工件浸入淬火介质的方式。合理的淬火操作方式，对减小工件变形和避免工件开裂有着重要的影响。淬火操作要领是：尽量保证淬火冷却时工件各部分冷却速度的均匀性。a．细长的工件，如钻头、轴等，应垂直浸入淬火介质中。b．厚薄不均的工件，厚的部分应先浸入淬火介质中。7/15c．薄壁环状工件，如圆筒、套圈等，应轴向垂直浸入淬火介质中。d．薄而平的工件，如圆盘铣刀，应立着放入淬火介质中。e．带有盲孔或中空型腔的工件，应使孔口或腔口向上浸入淬火介质中。f．截面不均匀的工件，应斜着浸入淬火介质中。17-4ph不锈钢的回火17-4ph不锈钢的回火是将淬火后的17-4ph不锈钢，再加热到Ac1以下某一温度，保温一段时间，然后冷却到室温，以获得预期性能的热处理工艺。淬火17-4ph不锈钢回火的目的是：减少或消除淬火应力，防止工件的变形与开裂；调整工件的力学性能，满足工件的使用性能要求；稳定工件的组织，保证工件的形状和尺寸的稳定。（1）回火加热温度工件回火后的性能，主要取决于回火温度。随着回火温度的提高，17-4ph不锈钢的强度和硬度下降，塑性和韧性增大。根据17-4ph不锈钢的性能要求，按照回火温度的高低，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。对碳素17-4ph不锈钢而言，其回火的温度如下：a．低温回火在150～250℃间的回火称为低温回火。低温回火后的组织是回火马氏体。通过低温回火，可部分消除淬火应力，适当降低17-4ph不锈钢的脆性，提高韧性，并保持淬火获得的高硬度和耐磨性，回火后的硬度一般为56～64HRC。低温回火主要用于各种工、模、量具和滚动轴承等耐磨零件。b．中温回火在350～500℃间的回火称为中温回火。中温回火后的组织8/15是回火屈氏体。通过中温回火，可进一步消除淬火应力，可使工件获得高弹性极限、屈服强度和适当的韧性，回火后的硬度一般为35～48HRC。中温回火主要用于各种弹簧、发条弹性夹具及热锻模等零件。c．高温回火在500～650℃间的回火称为高温回火。高温回火后的组织是回火索氏体。通过高温回火，可消除淬火应力，可使工件获得强度、硬度、塑性和韧性均较好的综合力学性能，回火后的硬度一般为20～32HRC。高温回火主要用于各种重要的结构零件，如齿轮、连杆、曲轴、主轴及高强度螺栓等。通常将淬火和随后的高温回火并称为调质处理。调质处理是一种重要而广泛应用的热处理工艺。由于17-4ph不锈钢的成分差异较大，在实际生产中，往往根据零件的硬度要求，从零件用17-4ph不锈钢的回火温度与硬度的关系曲线中选择相应的回火温度。（2）回火保温时间回火保温时间是指工件完全热透及组织充分转变所需要的时间。实际生产中，一般以炉温达到回火温度时开始计算回火保温时间。回火加热温度越高，回火保温时间越短。在生产中，回火保温时间一般取1～3小时，对于要求高硬度，只能低温回火的一些工件，如量具、滚动轴承等，为使内应力消除并使组织趋于稳定，有时需要保温十几小时甚至几十小时。（3）回火冷却一般工件回火后都在空气中冷却。但对具有回火脆性的17-4ph不锈钢，如铬锰17-4ph不锈钢、铬镍17-4ph不锈钢等，在450～650℃间回火后，应在水中或油中快冷，以避免回火脆性的产生。9/1517-4ph不锈钢的表面热处理在机器当中，有些零件要承受扭转和弯曲等交变载荷，以及强烈的摩擦和冲击，如齿轮、凸轮、凸轮轴、主轴、活塞销等。为了保证这类零件的正常使用，要求零件的表面具有高的硬度和耐磨性，