提高2Cr13马氏体不锈钢疲劳强度的工艺研究

chinarjg

疲劳断裂事故在国内外经常发生，对于在温度不很高的情况下，如何提高疲劳寿命，具有一定的经济和社会效益。当前提高机械零件疲劳寿命的途径很多，如改进零件的结构设计，改进热处理工艺，以及机械强化等等。针对零件的使用或失效的具体情况，采取这些措施都是行之有效的。

结构上的改进改善了应力分布，降低了使用应力，可以提高疲劳寿命，但随着功率的不断增大，为了提高效率，减少机械尺寸，零件的应力也大幅度增加，因此提高力学性能，特别是提高抵抗疲劳破坏的能力是提高产品质量的重要课题。故对马氏体不锈钢2Cr13原热处理工艺进行改进，化学热处理强化(氮化)的疲劳强度对比表明：采用这些强化工艺，对提高2Cr13钢的疲劳抗力有明显效果，可以用作汽轮机叶片、食品机械和医疗器械等。

试样处理状态如下：

(1)原热处理工艺：锻造→退火→机加工→淬火(980±5℃，油冷)→650℃回火→磨削加工及开缺口。

(2)改进的热处理工艺：锻造→退火→机加工→(980±5)℃油冷→500℃回火→磨削加工及开缺口。

(3)氮化氮化工艺；测得氮化试样的渗层深度为0.28～0.30mm，渗层硬度843HV0.01。

适当降低回火温度可以提高2Cr13马氏体不锈钢的硬度和疲劳性能。采用氮化工艺，使抗腐蚀性、耐磨性提高，弯曲疲劳性能提高幅度特别显著，这与表面产生大为有利的残余压应力以及被强化表层的氮化物组织有关。提高马氏体不锈钢的硬度和疲劳性能具有重要的实际意义，但必须考虑其他性能(耐腐蚀性、消振性)以及与此配合处的其他零件性能的影响。马氏体不锈钢的硬度和疲劳性能提高为大功率零件的设计与制造提供了重要依据。