西安不锈钢材料为什么都要热处理

西安不锈钢材料为什么都要热处理

热处理的作用就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。按照热处理不同的目的，热处理工艺可分为两大类：预备热处理和*终热处理。

1.预备热处理

预备热处理的目的是改善加工性能、消除内应力和为*终热处理准备良好的金相组织。其热处理工艺有退火、正火、时效、调质等。

（1）退火和正火

退火和正火用于经过热加工的毛坯。含碳量大于0.5%的碳钢和合金钢，为降低其硬度易于切削，常采用退火处理；含碳量低于0.5%的碳钢和合金钢，为避免其硬度过低切削时粘刀，而采用正火处理。退火和正火尚能细化晶粒、均匀组织，为以后的热处理作准备。退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前进行。

（2）时效处理

时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。

为避免过多运输工作量，对于一般精度的零件，在精加工前安排一次时效处理即可。但精度要求较高的零件（如座标镗床的箱体等），应安排两次或数次时效处理工序。简单零件一般可不进行时效处理。

除铸件外，对于一些刚性较差的精密零件（如精密丝杠），为消除加工中产生的内应力，稳定零件加工精度，常在粗加工、半精加工之间安排多次时效处理。有些轴类零件加工，在校直工序后也要安排时效处理。

（3）调质

调质即是在淬火后进行高温回火处理，它能获得均匀细致的回火索氏体组织，为以后的表面淬火和渗氮处理时减少变形作准备，因此调质也可作为预备热处理。

由于调质后零件的综合力学性能较好，对某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作为*终热处理工序。

2.*终热处理

*终热处理的目的是提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。

（1）淬火

淬火有表面淬火和整体淬火。其中表面淬火因为变形、氧化及脱碳较小而应用较广，而且表面淬火还具有外部强度高、耐磨性好，而内部保持良好的韧性、抗冲击力强的优点。为提高表面淬火零件的机械性能，常需进行调质或正火等热处理作为预备热处理。其一般工艺路线为：下料--锻造--正火（退火）--粗加工--调质--半精加工--表面淬火--精加工。

（2）渗碳淬火

渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢，先提高零件表层的含碳量，经淬火后使表层获得高的硬度，而心部仍保持一定的强度和较高的韧性和塑性。渗碳分整体渗碳和局部渗碳。局部渗碳时对不渗碳部分要采取防渗措施（镀铜或镀防渗材料）。由于渗碳淬火变形大，且渗碳深度一般在0.5~2mm之间，所以渗碳工序一般安排在半精加工和精加工之间。

其工艺路线一般为：下料-锻造-正火-粗、半精加工-渗碳淬火-精加工。

当局部渗碳零件的不渗碳部分采用加大余量后，切除多余的渗碳层的工艺方案时，切除多余渗碳层的工序应安排在渗碳后，淬火前进行。

（3）渗氮处理

渗氮是使氮原子渗入金属表面获得一层含氮化合物的处理方法。渗氮层可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。由于渗氮处理温度较低、变形小、且渗氮层较薄（一般不超过0.6~0.7mm），渗氮工序应尽量靠后安排，为减小渗氮时的变形，在切削后一般需进行消除应力的高温回火。

沉淀硬化不锈钢热处理

沉淀硬化不锈钢相对发展较晚，是在人类实践中经过试验、总结的不锈钢种。先期出现的不锈钢中，铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢有较好的耐蚀性，但不能通过热处理方法调整机械性能，限制了它的作用。而马氏体不锈钢可以运用热处理方法，在较大范围内调整机械性能，但耐蚀性较差。

特点

其具有较低的C量（一般≤0.09％），较高的Cr量（一般≥14％以上），另加Mo、Cu等元素，这就使其具有较高的耐蚀性，甚至可同奥氏体不锈钢相当。通过固溶和时效处理，可以获得在马氏体基体上析出沉淀硬化相的组织，因而有较高的强度，并可根据时效温度的调整，在一定范围内调整强度、塑、韧性。另外，先固溶，再依沉淀相析出强化的热处理方式，可以在固溶处理后，硬度较低的情况下加工基本成型，再经时效强化，降低了加工成本，优于马氏体钢。

分类

①马氏体型沉淀硬化不锈钢及其热处理

马氏体型沉淀硬化不锈钢特征是：奥氏体向马氏体转变的开始温度Ms在室温以上。加热奥氏体化并以较快的速度冷却后，获得板条状马氏体基体，时效后从板条马氏体基体上析出Cu的细质点而强化。

例：在GB1220标准中，典型牌号为：0Cr17Ni4Cu4Nb（PH17-4）成分（%）如下：C≤0.07、Ni:3~5、Cr:15.5~17.5、Cu:3~5、Nb:0.15~0.45；Ms点约120℃；Mz点约30℃。

固溶处理：加热温度为1020-1060℃，保温后水冷或油冷，组织为板条状马氏体，硬度320HB左右。加热温度不宜过高，如果大于1100℃，会使组织中铁素体量增多、Ms点下降、残留奥氏体增多、硬度下降，热处理效果不好。

时效处理：依据时效温度不同，沉淀析出物的弥散度、粒度不同，而有不同的机械性能。

GB1220标准中规定，不同时效温度时效后性能

②半奥氏体型不锈钢热处理

这种钢的Ms点一般略低于室温，所以固溶化处理冷却到室温后，得到奥氏体组织,强度很低，为提高基体强度、硬度，需要再次加热到750-950℃，保温，这个阶段，奥氏体中会析出碳化物，奥氏体稳定性降低，Ms点提高至室温以上，再冷却时，得到马氏体组织。有的还可以增加冷处理（零下处理），之后，再时效使钢*终获得马氏体基体上有沉淀析出物的强化钢。

例：在GB1220标准中，推荐的这种沉淀不锈钢牌号是0Cr17Ni7Al（PH17-7）

成分（%）：C≤0.09、Cu≤0.5、Ni:6.5~7.5、Cr:16~18、Al：0.75~1.5;

固溶+调整+时效处理

• 固溶化加热温度1040℃，加热保温后水冷或油冷得到奥氏体，硬度为150HB左右;

• 调整处理温度为760℃，保温后空冷，使奥氏体中合金碳化物析出，降低奥氏体稳定性，提高Ms点到50-90℃左右，冷却后获得板条马氏体，此时硬度可达290HB左右;

• 再经560℃时效，Al及化合物沉淀析出，钢材强化，硬度可达340HB左右。

固溶+调整+冷处理+时效

• 固溶处理加热1040℃，水冷，获得奥氏体组织;

•调整处理温度955℃，提高Ms点，冷却后获得板条马氏体;

• 冷处理-73℃×8h，减少组织中残留奥氏体，获取*大限度的马氏体;

• 时效处理温度为510-560℃，使Al析出，强化处理后，硬度可达336HB

固溶+冷变形+时效

• 固溶处理温度为1040℃，水冷，获得奥氏体组织;

• 冷变形，利用冷加工变形强化原理，使奥氏体在Md点转变成马氏体，这个冷加工变形量要大于30-50％;• 时效处理：在490℃左右加热时效，使Al析出沉淀硬化。

• 有报导显示，固溶奥氏体经57％冷轧变形，硬度达430HB，σb达1372 N/mm2，再经490℃时效，硬度达485HB，σb达1850 N/mm2。

可见，沉淀硬化马氏体不锈钢经过正确处理后，机械性能完全可以达到马氏体不锈钢性能，而耐蚀性却与奥氏体不锈钢相当。这里需要指出的是，马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢虽然都是可通过热处理方法强化，但强化机理是不同的。由于沉淀硬化不锈钢的特点，使其得到重视和广泛应用。