馬氏體沉淀硬化不銹鋼固溶處理后的基體組織基本上是馬氏體，已具有較好的強度，再經(jīng)適當?shù)臅r效處理即可滿足性能要求。一般情況下，采用固溶處理（A),再進行一次時效處理（H)。


 0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)是馬氏體類沉淀硬化不銹鋼的典型牌號。其化學(xué)成分見表5-1,標準規(guī)定的力學(xué)性能見表5-2。


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  0Cr17Ni4Cu4Nb 中的主要沉淀硬化元素是銅，銅的沉淀硬化作用明顯，但銅含量偏高時對韌性有影響，對焊接性不利，對于鑄件還容易產(chǎn)生鑄造偏析。因此，實際生產(chǎn)時，常控制含銅量不大于3.5%.加人鈮也可以在時效時起到沉淀硬化的作用，并阻礙時效時組織的晶粒長大傾向。當然，鈮也起到穩(wěn)定碳的作用。


 0Cr17Ni4Cu4Nb的熱處理一般含固溶處理和時效處理。



1. 固溶處理


  固溶加熱溫度應(yīng)保證鋼中的碳和合金元素充分溶于奧氏體中，但也不宜過高。太高的加熱溫度不僅會引起晶粒粗大，還會使馬氏體轉(zhuǎn)變點太低，致使固溶處理后產(chǎn)生較多的殘留奧氏體。過高的加熱溫度還可能使固溶組織中存在較多含量的鐵素體，影響強化效果。圖5-4是0Cr17Ni4Cu4Nb固溶加熱溫度對Ms 點和硬度影響的關(guān)系圖。


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  0Cr17Ni4Cu4Nb固溶加熱溫度可選用1020~1060℃.這個固溶加熱溫度可控制M.在80~120℃,M,在30℃左右。


 由于0Cr17Ni4Cu4Nb含有的鉻、鎳，使固溶奧氏體有較好的穩(wěn)定性，空冷即可得到馬氏體組織，而且，含銅的ε相析出速度較慢，不必擔心在固溶冷卻階段析出。但是，為使固溶處理后的組織更細，能獲得更好的強化效果，提高塑性和韌性，實際生產(chǎn)時多采用油冷。控制出油溫度不高于室溫，并在充分冷卻后再進行時效處理。采用水冷的固溶效果也很好，但是在某些情況下可能產(chǎn)生裂紋。


固溶處理后的金相組織應(yīng)是含有過飽和銅的低碳板條狀馬氏體。有時可能還存在少量殘留奧氏體和鐵素體。見圖5-5。


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2. 時效處理


 0Cr17Ni4Cu4Nb鋼的時效處理應(yīng)根據(jù)對性能的要求確定加熱溫度。有資料報道，約480℃左右溫度時效，可獲得最高的硬度和強度。然后，隨著時效溫度的升高，硬度和強度下降，塑性和韌性提高。見圖5-6和表5-2。


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 為保證沉淀相的充分析出和時效效果，時效的保溫時間一般不少于4小時，保溫后可采用空氣冷卻。


 0Cr17Ni4Cu4Nb固溶和時效處理對應(yīng)的機械性能見表5-2。一些實測性能數(shù)據(jù)見表5-3。


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 0Cr17Ni4Cu4Nb時效后，對耐腐蝕性能有一定的影響。特別是由于富銅相的析出，降低了在氧化性酸中的耐腐蝕性。0Cr17Ni4Cu4Nb 固溶經(jīng)550℃時效的金相組織圖見圖5-7。


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 0Cr17Ni4Cu4Nb是比較成熟和穩(wěn)定的沉淀硬化不銹鋼，一般情況下采用固溶后時效處理就能滿足使用要求，但有的情況下需要用調(diào)整處理來提高熱處理質(zhì)量。


  有的零件要求組織更均勻、性能更優(yōu)良，并嚴格控制殘留奧氏體量，這時，可以在固溶處理后進行一次調(diào)整處理再時效。這可保證材料獲得最大量的馬氏體，消除殘留奧氏體，經(jīng)時效處理后，沉淀析出相更均勻，強化效果更好。


  再比如，材料由于前期熱加工不正確或某些成分的影響，降低了馬氏體轉(zhuǎn)變點溫度，而采用正常的固溶、時效處理，得不到正常的處理效果。這時，也可以考慮在固溶處理后加一次調(diào)整處理。


  曾經(jīng)處理過一批外廠供料的0Cr17Ni4Cu4Nb泵軸。按正常工藝規(guī)范，加熱1040℃保溫2h后油冷，再經(jīng)520℃保溫4h的時效處理，在檢測軸料硬度時，只有230HBS,遠遠低于預(yù)想的和過去經(jīng)常達到的360HBS的目標。對于這個意外的結(jié)果，最初考慮可能是工人生產(chǎn)操作時未遵守工藝所致。便又取同批軸料按工藝進行固溶處理，然后檢測硬度，結(jié)果是170HBS,看來，固溶處理就未達到應(yīng)該達到的340HB左右的硬度目標。在復(fù)檢軸料化學(xué)成分的等待期間，約24h后，又檢測軸料硬度，發(fā)現(xiàn)從原170HBS升高到了280HBS.對這種放置后硬度升高的現(xiàn)象進行分析推斷，可能是由于這批軸料非控制成分或前期的熱加工不當導(dǎo)致這批軸料的M、M1點下降，且低于0Cr17Ni4Cu4Nb 正常狀態(tài)的相變點，從而使得按正常處理工藝都得不到正常效果，在后來的放置期間，經(jīng)歷了晚上－15℃的溫度區(qū)間（當時是十二月份，沈陽地區(qū)晚間氣溫較低），而這個溫度可能低于該批軸料材料的實際M.點溫度，促使奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，使軸料硬度提高了。基于這種分析，我們對這批軸料在固溶處理后增加了一次750℃保溫2h后空冷的調(diào)整處理，軸料硬度達到330HBS,再經(jīng)一次520℃保溫4h的時效處理，軸料硬度達360HBS.經(jīng)力學(xué)性能檢測，Rm,1230N/m㎡;Rp0.2,1130N/m㎡;A,12.5%;Z,44.5%。


 可見，調(diào)整處理作為馬氏體類沉淀硬化不銹鋼的補充處理，其作用是明顯的。