热处理工艺对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢组织和力学性能的影响

PeterWang

0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢是一种典型沉淀硬化不锈钢，具有高强度、耐腐蚀、耐氧化、优良的成型性和可焊性等特点。广泛应用于航天航空、石油、化工、核工业、能源等工业领域，以及在370℃以下使用的耐磨、耐蚀、高强度结构件，包括轴、齿轮等传动装置，阀、泵零件以及螺栓、垫子、垫圈等紧固件。

该不锈钢是通过固溶后马氏体相变和时效热处理后，通过弥散析出ε-Cu、NbC等强化相来获得所需强度的。其热处理工艺简单，综合性能良好，在沉淀硬化不锈钢中用量最多。目前，关于该钢种的组织、性能及其应用已有大量的研究，但对其大型锻件的热处理工艺及热处理对其力学性能的影响研究甚少，本文通过大量的试验，探讨了热处理工艺对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢组织与力学性能的影响，模拟了该不锈钢大型锻件的热处理工艺，为深入研究该材料大锻件的基本性能及零件生产提供必要的参考依据。

通过透射电镜、扫描电镜、X射线衍射、光学显微镜等显微组织分析及力学性能测试，研究了不同固溶温度、时效温度及其冷却方式对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢组织和力学性能的影响，演绎了该不锈钢大型锻件的热处理工艺。结果表明，以1040℃固溶处理，0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢可获得较好的综合力学性能，固溶后采用油冷，钢的强度最高，塑性较好；时效冷却速度对合金力学性能的影响较小，采用480℃时效空冷既能满足强度要求，也能保持理想韧性。该钢的最佳热处理工艺为1040℃固溶（油冷）+480℃时效（空冷）。