95Cr18、90Cr18MoV、102Cr17Mo、68Cr17、85Cr17、108Cr14Mo4V 等鋼屬于高碳高鉻型馬氏體不銹鋼,為了保持鋼的耐蝕性,其馬氏體組織必須含有質量分數在11%~12%的鉻。但為了保持鋼的高硬度和高耐磨性,碳含量又要高。
高碳高鉻馬氏體不銹鋼屬于萊氏體鋼,在鑄態(tài)組織中有一次和二次復合合金碳化物,如(Fe、Cr7)C3,因此必須通過鍛造使粗大的碳化物破碎和均勻分布。鋼坯的鍛造溫度為1100~1130℃,始鍛溫度為1050~1100℃,終鍛溫度為850~900℃,鍛后砂冷或灰冷。停鍛溫度不能過高,否則會在組織中出現(xiàn)鏈狀分布的碳化物,嚴重影響鋼的韌性。因此,對于出現(xiàn)鏈狀碳化物的鍛件,應予以返修。鍛造后鋼的硬度較高,為降低其硬度、改善切削加工性能,并為淬火作好組織準備,鍛后應進行退火,退火組織為粒狀珠光體和均勻分布的粒狀碳化物。
鉻含量=14%~18%8%的高碳馬氏體不銹鋼具有較好的淬透性,以95Cr18為例,為了得到高的淬火硬度、較少的殘留奧氏體量和良好的耐蝕性,其淬火加熱溫度宜選擇1050~1100℃,一般采用油冷卻,也可用空冷(薄壁件)或在100~150℃的熱油中冷卻。但大的工件必須采用油冷,空冷或熱油冷只適用于薄壁件的淬火冷卻。對于大型和形狀復雜的零件,為了減少零件的變形和開裂,可以采用等溫淬火或分級淬火。淬火后鋼中的組織為隱晶馬氏體、殘留奧氏體和細粒狀的碳化物。在淬火后的高碳高鉻馬氏體不銹鋼中殘留奧氏體量較高,如95Cr18不銹鋼,在1050℃和1100℃淬火后,鋼中殘留奧氏體含量(質量分數)分別為22%和70%。為了提高不銹鋼零件的硬度和使用過程中的尺寸穩(wěn)定性,零件淬火后應在-75~80℃的條件下再進行冷處理,從而使鋼中的殘留奧氏體量(質量分數)減少至10%~15%,其硬度和抗彎強度有所提高,尤其是接觸疲勞強度將顯著提高,但鋼中的沖擊韌度則明顯下降。因此,對于制造承受高沖擊負荷的零件,在選用冷處理時應慎重考慮。
為了提高高碳高鉻馬氏體不銹鋼零件淬火后和淬火并經冷處理后的組織穩(wěn)定性,消除內應力,提高鋼的綜合力學性能,必須進行回火。這類鋼采用冷處理后可獲得的回火硬度較油淬鋼的回火硬度高1~3HRC。在150-400℃的溫度范圍內回火后,馬氏體中的鉻含量幾乎不變,在沸水、蒸汽、濕空氣、干燥空氣和冷態(tài)的有機酸中均很穩(wěn)定,但相比較,在200℃以下回火,其耐蝕性更高。而經500-550℃高溫回火后,由于形成了含鉻的碳化物,降低了固溶體中的鉻含量,因此鋼的耐蝕性降低,一般應盡量不選擇在此溫度范圍內回火。
根據回火溫度對高碳高鉻鋼力學性能和耐蝕性影響的試驗結果,該類鋼一般選擇在160~200℃內回火。當不銹鋼零件進行最后的磨削成形后,為了消除其磨削應力,還應該在130~140℃進行低溫消應力回火。