ph不銹鋼熱處理的工藝技巧

1、17-4ph 不銹鋼 熱處理的工藝方法根據(jù) 17-4ph 不銹鋼 在加熱和冷卻時組織與性能的變化規(guī)律，17-4ph 不銹鋼的熱處理的基本工藝方法有退火、正火、淬火、回火及表面熱處理等。通過不同的熱處理工藝，可以使17-4ph 不銹鋼的性能發(fā)生很大地變化。17-4ph 不銹鋼的 退火與正火17-4ph 不銹鋼的退火與 正火是在生產(chǎn)上應用非常廣泛的預備熱處理工藝。通過退火與正火工藝處理后， 不僅可以消除毛坯零件的內(nèi)應力及成分和組織的不均勻性，還能調(diào)整 17-4ph 不銹鋼的力學性能與工藝性能，為下一道加工工序做好組織、性能準備。17-4ph 不銹鋼的退火17-4ph 不銹鋼的退火是將 17-4ph

2、 不銹鋼加熱到臨界溫度以上或以下溫度，經(jīng)保溫后隨爐緩慢冷卻，以獲得近乎平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。退火的目的是降低 17-4ph 不銹鋼的硬度，均勻17-4ph 不銹鋼的化學成分及組織，消除內(nèi)應力和加工硬化，改善17-4ph 不銹鋼的成形及切削加工性能，并為淬火做好組織準備。17-4ph 不銹鋼的成分和使用目的不同，所用退火工藝也不相同。退火工藝種類很多，常用的退火操作有完全退火、球化退火、再結(jié)晶退火和去應力退火等。（ 1）完全退火 完全退火是將 17-4ph 不銹鋼加熱到完全奧氏體化后保溫，再進行緩慢冷卻，以獲得近乎平衡組織的熱處理工藝。完全退火主1/15要用于中、低碳結(jié)構17-4ph 不銹鋼

3、的鑄、鍛件和熱軋型材。完全退火的加熱溫度一般為 Ac3以上 2030；保溫時間一般為每毫 M 工件有效厚度兩分鐘。 完全退火的冷卻應緩慢進行， 故需要的時間較長。為了提高效率，實際生產(chǎn)中，隨爐冷卻到 500600以下即可出爐空冷。（ 2）球化退火 球化退火是使 17-4ph 不銹鋼中的碳化物球化，得到粒狀珠光體（鐵素體基體上均勻分布細小球狀碳化物） 的一種熱處理工藝。球化退火主要用于過共析 17-4ph 不銹鋼和合金工具 17-4ph 不銹鋼。球化退火的加熱溫度一般為 Ac1以上 2030；保溫時間不能太長，一般為 24小時；冷卻方式通常采用爐冷，或在 Ar1以下20左右進行長時間等溫，然后爐

4、冷到 600以下出爐空冷。（3）再結(jié)晶退火 再結(jié)晶退火是把經(jīng)冷變形加工后的 17-4ph 不銹鋼材加熱到再結(jié)晶溫度以上保溫， 使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒而消除加工硬化的熱處理工藝。 再結(jié)晶退火主要用于經(jīng)冷變形加工后的低碳17-4ph 不銹鋼。經(jīng)再結(jié)晶退火后，消除了加工硬化， 17-4ph 不銹鋼的性能恢復到冷變形加工前的狀態(tài)。再結(jié)晶退火的加熱溫度一般為 650700；保溫時間為 1 3小時；冷卻方式通常為空冷。 17-4ph 不銹鋼的冷變形量越大，再結(jié)晶溫度越低，再結(jié)晶退火溫度也越低。還需注意的是：不同的 17-4ph 不銹鋼都有一個臨界變形度，在臨界變形度下變形的 17-4ph 不銹

5、鋼，再結(jié)晶退火時會導致組織晶粒異常長大。 一般 17-4ph 不銹鋼的臨界變形度為 610%。（ 4）去應力退火 去應力退火是為了去除由于塑性變形加工、 鑄造、焊接及切削加工過程中引起的殘余內(nèi)應力而進行的退火工藝。2/15去應力退火的加熱溫度一般為500650；保溫時間一般為每毫M工件有效厚度三分鐘；冷卻方式通常為隨爐冷卻；為了提高工效，也可隨爐冷卻到 200出爐空冷。17-4ph 不銹鋼的正火17-4ph 不銹鋼的正火是將 17-4ph 不銹鋼加熱到Ac3或 Accm 以上 3050，使 17-4ph 不銹鋼完全奧氏體化，經(jīng)保溫后從爐中取出，在空氣中冷卻的熱處理工藝。 正火的目的與退火基本相

6、似， 但正火冷卻速度比退火快，得到的組織較退火的細小，強度和硬度稍高，而塑性和韌性稍低。正火還可以消除過共析 17-4ph 不銹鋼中的網(wǎng)狀滲碳體，為球化退火做好組織準備。低碳 17-4ph 不銹鋼工件經(jīng)正火后比退火具有更好的切削加工性能；而對于高碳 17-4ph 不銹鋼和中碳合金 17-4ph 不銹鋼工件，因正火后硬度偏高，切削加工性能不如退火，故宜采用退火工藝為佳。正火難以消除內(nèi)應力，為防止工件的變形和開裂，對形狀復雜的和大型工件，較多采用退火工藝。正火比退火生產(chǎn)周期短，設備利用率高，節(jié)約能源，操作簡便，降低生產(chǎn)成本。在可能條件下，應優(yōu)先考慮采用正火工藝作為預備熱處理工序。退火和正火除了作為

7、預備熱處理工序外， 對于普通的鑄件、 焊接件及不重要的工件，也可作為最終熱處理工序。17-4ph 不銹鋼的淬火與回火17-4ph 不銹鋼的淬火與回火是熱處理工藝中最重要、用途最廣的工序，3/15一般作為工件的最終熱處理賦予工件最終的性能，是強化17-4ph不銹鋼材的重要手段之一。不銹鋼的淬火17-4ph不銹鋼的淬火是將17-4ph 不銹鋼加熱到臨界溫度以上某一溫度，經(jīng)保溫后，以適當?shù)睦鋮s速度冷卻，得到馬氏體（或下貝氏體）的熱處理工藝。淬火的目的是使17-4ph 不銹鋼強化，提高 17-4ph 不銹鋼的硬度、強度和耐磨性；對于獲得馬氏體組織的淬火，配合不同的溫度回火，可獲得各種需要的性能。由于不

8、同成分 17-4ph 不銹鋼的過冷奧氏體的穩(wěn)定性不同，淬火后獲得馬氏體的能力差異較大；淬火時工件截面各處冷卻速度不同；在冷卻過程中還會引起淬火應力，所以要對淬火影響因素有足夠地重視。（1）淬火加熱溫度淬火加熱溫度的選擇主要依據(jù)17-4ph 不銹鋼的成分確定：亞共析17-4ph不銹鋼通常加熱到Ac3以上 3050；共析17-4ph 不銹鋼和共析 17-4ph 不銹鋼過通常加熱到Ac1以上 3050。（ 2）淬火保溫時間 淬火保溫時間與 17-4ph 不銹鋼的成分、爐溫、工件的大小和形狀、 裝爐方式和裝爐量等因素有關。 淬火保溫時間一般為每毫 M工件有效厚度 14分鐘。（ 3）淬火冷卻介質(zhì) 淬火冷

9、卻介質(zhì)又稱為淬火介質(zhì)。 淬火介質(zhì)冷卻能力越強， 17-4ph 不銹鋼的冷卻速度越快，則工件容易淬硬，淬硬層深度越深，也會使工件產(chǎn)生的內(nèi)應力越大，易引起工件發(fā)生變形和開裂。為保證淬火質(zhì)量，應選擇合適的淬火介質(zhì)。理想的淬火介質(zhì)的冷卻能力應該是： 在奧氏體最不穩(wěn)定的 650400間4/15能快速冷卻；在 400以下應當緩慢冷卻以減小淬火應力，從而保證在獲得馬氏體組織的條件下減小淬火應力，避免工件發(fā)生變形和開裂。常用的淬火介質(zhì)有水、鹽水或堿水溶液及各種礦物質(zhì)油等。尺寸不大、形狀簡單的碳素 17-4ph 不銹鋼工件的淬火，大多采用水；鹽水和堿水溶液的冷卻能力極強，適合低碳 17-4ph 不銹鋼的淬火；合

10、金 17-4ph 不銹鋼工件淬火時，一般選擇冷卻能力較低的油作為淬火介質(zhì)。水、鹽水或堿水溶液及各種礦物質(zhì)油等淬火介質(zhì)各有優(yōu)缺點， 均不是理想的淬火介質(zhì)，而介于水和油之間的冷卻能力的是比較理想的淬火介質(zhì)。目前各國都在發(fā)展有機水溶液作為淬火介質(zhì)，如聚乙烯醇、聚二醇等水溶液。（4）淬火方法 工件淬火時除了要保證淬硬外， 還要盡量減小變形和避免開裂，應選擇合適的淬火方法。a單液淬火將 17-4ph 不銹鋼奧氏體化后，在一種淬火介質(zhì)中冷卻到室溫的淬火方法稱為單液淬火。單液淬火操作簡單，容易實現(xiàn)機械化、自動化，應用廣泛。但由于單獨用一種淬火介質(zhì)， 如果淬火介質(zhì)冷卻特性不夠理想，容易產(chǎn)生硬度不足或變形、開裂

11、等缺陷。一般碳17-4ph 不銹鋼采用水冷，合金17-4ph 不銹鋼采用油冷。b雙液淬火將 17-4ph 不銹鋼奧氏體化后，先在冷卻能力強的淬火介質(zhì)中冷卻，待工件冷到 400300左右， 將工件轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的淬火介質(zhì)中冷卻，直到完成馬氏體轉(zhuǎn)變的淬火方法稱為雙液淬火。雙液淬火既可以保證工件得到馬氏體組織，又可以減小淬火應力， 防止5/15工件開裂和減小變形。尺寸較大或形狀復雜的碳素17-4ph 不銹鋼工件適合采用雙液淬火。 雙液淬火操作要求較高， 需經(jīng)驗豐富的人員來操作。c分級淬火 將17-4ph 不銹鋼奧氏體化后，先放入略高于（或略低于） 17-4ph 不銹鋼的 Ms溫度的鹽浴或堿浴爐內(nèi)保

12、溫， 當工件內(nèi)外溫度均勻后，再從浴爐中取出工件，空冷至室溫， 完成馬氏體轉(zhuǎn)變的淬火方法稱為分級淬火。分級淬火大大降低了淬火應力， 工件變形輕微， 還克服了雙液淬火時難以控制的缺點。 但分級淬火時鹽浴或堿浴的冷卻能力不大， 只適合形狀復雜、尺寸較小的碳 17-4ph 不銹鋼工件或淬透性好的合金 17-4ph 不銹鋼工件。d等溫淬火 將17-4ph 不銹鋼奧氏體化后，放入高于 17-4ph 不銹鋼的 Ms 溫度的鹽浴或堿浴爐內(nèi)等溫保持足夠長的時間，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w組織，然后取出工件，在空氣中冷卻到室溫的淬火方法稱為等溫淬火。等溫淬火得到的下貝氏體組織具有較高的強度和硬度， 同時塑性和韌性也較好，

13、并可顯著減小淬火應力和淬火變形， 并能基本避免工件淬火裂紋，適宜處理形狀復雜、尺寸要求精密的小件工具和重要的機器零件。（ 5）淬火操作要領 淬火操作時，還要注意工件浸入淬火介質(zhì)的方式。合理的淬火操作方式，對減小工件變形和避免工件開裂有著重要的影響。淬火操作要領是： 盡量保證淬火冷卻時工件各部分冷卻速度的均勻性。a細長的工件，如鉆頭、軸等，應垂直浸入淬火介質(zhì)中。b厚薄不均的工件，厚的部分應先浸入淬火介質(zhì)中。6/15c薄壁環(huán)狀工件，如圓筒、套圈等，應軸向垂直浸入淬火介質(zhì)中。d薄而平的工件，如圓盤銑刀，應立著放入淬火介質(zhì)中。e帶有盲孔或中空型腔的工件，應使孔口或腔口向上浸入淬火介質(zhì)中。f 截面不均勻

14、的工件，應斜著浸入淬火介質(zhì)中。17-4ph 不銹鋼的回火17-4ph 不銹鋼的回火是將淬火后的17-4ph 不銹鋼，再加熱到Ac1以下某一溫度，保溫一段時間，然后冷卻到室溫，以獲得預期性能的熱處理工藝。淬火 17-4ph 不銹鋼回火的目的是：減少或消除淬火應力，防止工件的變形與開裂；調(diào)整工件的力學性能，滿足工件的使用性能要求；穩(wěn)定工件的組織，保證工件的形狀和尺寸的穩(wěn)定。（ 1）回火加熱溫度 工件回火后的性能， 主要取決于回火溫度。 隨著回火溫度的提高， 17-4ph 不銹鋼的強度和硬度下降，塑性和韌性增大。根據(jù) 17-4ph 不銹鋼的性能要求，按照回火溫度的高低，回火可分為低溫回火、中溫回火和

15、高溫回火。對碳素 17-4ph 不銹鋼而言，其回火的溫度如下：a低溫回火 在150250間的回火稱為低溫回火。 低溫回火后的組織是回火馬氏體。 通過低溫回火， 可部分消除淬火應力， 適當降低 17-4ph 不銹鋼的脆性，提高韌性，并保持淬火獲得的高硬度和耐磨性，回火后的硬度一般為 5664HRC。低溫回火主要用于各種工、模、量具和滾動軸承等耐磨零件。b中溫回火在350500間的回火稱為中溫回火。中溫回火后的組織7/15是回火屈氏體。通過中溫回火，可進一步消除淬火應力，可使工件獲得高彈性極限、 屈服強度和適當?shù)捻g性，回火后的硬度一般為3548HRC。中溫回火主要用于各種彈簧、發(fā)條彈性夾具及熱鍛模

16、等零件。c高溫回火在500650間的回火稱為高溫回火。高溫回火后的組織是回火索氏體。通過高溫回火，可消除淬火應力，可使工件獲得強度、硬度、塑性和韌性均較好的綜合力學性能，回火后的硬度一般為2032HRC。高溫回火主要用于各種重要的結(jié)構零件，如齒輪、連桿、曲軸、主軸及高強度螺栓等。通常將淬火和隨后的高溫回火并稱為調(diào)質(zhì)處理。 調(diào)質(zhì)處理是一種重要而廣泛應用的熱處理工藝。由于 17-4ph 不銹鋼的成分差異較大，在實際生產(chǎn)中，往往根據(jù)零件的硬度要求，從零件用 17-4ph 不銹鋼的回火溫度與硬度的關系曲線中選擇相應的回火溫度。（ 2）回火保溫時間 回火保溫時間是指工件完全熱透及組織充分轉(zhuǎn)變所需要的時間

17、。 實際生產(chǎn)中， 一般以爐溫達到回火溫度時開始計算回火保溫時間。回火加熱溫度越高，回火保溫時間越短。在生產(chǎn)中，回火保溫時間一般取 1 3小時，對于要求高硬度， 只能低溫回火的一些工件， 如量具、滾動軸承等， 為使內(nèi)應力消除并使組織趨于穩(wěn)定，有時需要保溫十幾小時甚至幾十小時。（3）回火冷卻一般工件回火后都在空氣中冷卻。但對具有回火脆性的17-4ph 不銹鋼，如鉻錳 17-4ph 不銹鋼、鉻鎳 17-4ph 不銹鋼等，在 450650間回火后，應在水中或油中快冷，以避免回火脆性的產(chǎn)生。8/1517-4ph 不銹鋼的表面熱處理在機器當中， 有些零件要承受扭轉(zhuǎn)和彎曲等交變載荷，以及強烈的摩擦和沖擊，如

18、齒輪、凸輪、凸輪軸、主軸、活塞銷等。為了保證這類零件的正常使用， 要求零件的表面具有高的硬度和耐磨性，而心部要有較好的塑性和韌性。 由于這類零件表面和心部的性能要求不同，很難通過選材來解決表面和心部的不同的性能要求，一般要采用表面熱處理來實現(xiàn)這類零件的性能要求。17-4ph 不銹鋼的表面淬火表面淬火是指僅將工件表面層快速加熱到奧氏體狀態(tài)， 立即進行淬火冷卻，使表面層得到淬火組織，而心部仍然保持原來組織的熱處理工藝。表面淬火的常用工藝有感應加熱表面淬火、 火焰加熱表面淬火及電接觸加熱表面淬火等。（ 1）感應加熱表面淬火 所示，將工件放在通有一定頻率交流電的感應圈內(nèi)，利用工件內(nèi)部產(chǎn)生的感應電流（渦

19、流）加熱工件本身，而后淬火冷卻的熱處理工藝。 由于渦流有“集膚效應”， 即工件表面電流密度大，中心電流密度小， 很快將工件表面層加熱到淬火溫度， 而工件心部溫度基本不變或溫度較低；在隨后的噴水（或其它冷卻劑）冷卻后，工 交流電的頻率越高，所需加熱時間越短，加熱層越薄，淬火硬化層也越小。一般高頻（ 200300kHz）感應加熱淬硬層深度為 0.5 2mm，主要用于要求淬應層較薄的中、 小型零件， 如小模數(shù)齒輪、中小型軸等；中頻（ 100010000Hz）感應加熱淬硬層深9/15度為 210mm，主要用于要求淬應層較厚的零件，如直徑較大的軸和曲軸、中等模數(shù)的齒輪、大模數(shù)齒輪的單齒加熱淬火等；工頻（

20、 50Hz）感應加熱淬硬層深度為 1020mm，主要用于大型零件， 如冷軋輥、 火車輪轂等。感應加熱表面淬火后一般均需要回火。 回火的方式有爐中回火、 自回火和感應加熱回火。（ 2）火焰加熱表面淬火 用氧 - 乙炔（或其它可燃氣體）高溫火焰加熱工件表面，使其迅速加熱到 17-4ph 不銹鋼的淬火溫度，然后淬火冷卻的熱處理工藝?；鹧婕訜岜砻娲慊鸬拇阌矊右话銥?28mm，適用于處理異形、 大型或特大型工件，如大型軸類、大模數(shù)齒輪等。火焰加熱表面淬火設備簡單，操作準備快捷，比感應加熱的靈活性大； 但加熱溫度不易控制，零件表面易過熱，淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。火焰加熱表面淬火應及時回火， 以防開裂。按照工件的大

21、小及技術要求，可采用爐內(nèi)回火、火焰回火或自回火。（3）電接觸加熱表面淬火 電接觸加熱表面淬火是利用電極和工件間的接觸電阻使工件表面加熱， 并借助工件本身未加熱部分的熱傳導來實現(xiàn)淬火冷卻。電接觸加熱表面淬火設備簡單，操作方便，工件變形小，淬火后不需要回火，能顯著提高工件的耐磨性，但淬硬層較淺（ 0.15 0.30mm），多用于機床鑄鐵導軌的表面淬火。17-4ph 不銹鋼的化學熱處理10/1517-4ph 不銹鋼的化學熱處理是將 17-4ph 不銹鋼件置于一定溫度的某種介質(zhì)中保溫， 使一種或多種元素滲入工件表層， 從而改變工件表面的化學成分、組織與性能的熱處理方法。 17-4ph 不銹鋼的化學熱處

22、理是表面合金化與熱處理相結(jié)合的一種工藝， 其目的是為了強化工件表面和改善表面的物理、化學性能，如硬度、耐磨性、耐熱性和耐腐蝕性等得到提高。根據(jù)滲入元素的不同， 17-4ph 不銹鋼的化學熱處理可分為滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲鋁、滲鉻等。（ 1）滲碳 滲碳是向 17-4ph 不銹鋼的表層滲入碳原子的過程。滲碳后的工件表面層是高碳組織， 而心部仍是原始的低碳組織， 從而使工件具有不同含碳量 17-4ph 不銹鋼的性能特點。工件滲碳后要進行淬火和低溫回火處理。滲碳用 17-4ph 不銹鋼一般為低碳或低碳合金 17-4ph 不銹鋼（ C%0.25%），如 15、20、20CrMnTi、 20Cr、20M

23、nVB等17-4ph 不銹鋼，如使用含碳較高的 17-4ph 不銹鋼滲碳，則工件心部的塑、韌性降低。工件經(jīng)滲碳、淬火和低溫回火后，可使表層具有高的硬度、耐磨性和抗疲勞性，而心部仍保持較高的塑性、韌性和一定的強度。滲碳工藝有氣體滲碳（圖 3-11 ）、固體滲碳和液體滲碳。常用的滲碳工藝是氣體滲碳。 氣體滲碳工藝是將工件裝入密封的滲碳爐中； 向爐內(nèi)通入滲碳劑（如煤油、丙酮、乙醇和苯等液體或人工煤氣、 天然氣等氣體）；在900950的高溫下， 滲碳劑發(fā)生分解， 產(chǎn)生活性碳原子滲入工件表面；經(jīng)一定的時間滲碳后，獲得要求的表面碳濃度、滲層深度和合適的碳濃度梯度后， 進行冷卻處理： 直接淬火的工件可冷卻到

24、適宜的淬火溫11/15度，并保溫 1530分鐘后出爐淬火； 需重新加熱淬火的工件可直接出爐空冷或移入冷卻罐內(nèi)，也可隨爐冷卻到860后出爐。氣體滲碳工藝生產(chǎn)率高，勞動條件較好，比較容易控制滲碳過程，滲碳質(zhì)量好，在生產(chǎn)中應用廣泛。?（2）滲氮 將氮滲入工件表層的工藝稱為滲氮。工件滲氮后， 其表面具有高的硬度、耐磨性和抗疲勞性，以及抗蝕性和抗咬合性，而心部仍具有滲氮前的性能。滲氮溫度低，工件變形極小，但生產(chǎn)周期較長。常用的滲氮工藝有氣體滲氮和離子滲氮等。a氣體滲氮氣體滲氮工藝是將工件裝入密封的滲氮爐中；向爐內(nèi)通入滲氮氣體（氨氣或氨氮混合氣體）；在 500600的溫度下，氨氣發(fā)生分解，產(chǎn)生活氮原子被工

25、件表面吸收后，逐漸向工件內(nèi)部擴散形成氮化層。氮化層的深度一般為0.1 0.6mm，表面硬度可達 1000 1200HV。b離子滲氮離子滲氮工藝原理是將工件裝入真空容器中，工件接陰極，真空容器接陽極； 真空容器內(nèi)通入少量的氨氣或氮氨混合氣體；兩極間接400600V 的高壓直流電，使氣體被電離；被電離的氮和氫的正離子加速沖向工件，撞擊工件表面，使工件周圍產(chǎn)生輝光，放出熱量；氮的正離子在陰極 （工件）獲得電子后變成氮原子滲入工件表面并向內(nèi)部擴散形成氮化層。離子滲氮適用于各種17-4ph 不銹鋼件、鑄鐵件及有色金屬件的滲氮。離子滲氮設備復雜， 投資較高，裝爐量少；但離子滲氮的氮化層的韌性和抗疲勞性較氣

26、體滲氮高，變形也較小，滲氮速度快，節(jié)約氣源和電力，12/15工作環(huán)境溫度低，勞動條件好，有利于環(huán)境保護等特點，已得到較廣的應用。（ 3）碳氮共滲 碳氮共滲是指向 17-4ph 不銹鋼的表面同時滲入碳和氮的工藝過程。碳氮共滲能提高工件表面的硬度、耐磨性和抗疲勞性，以及抗蝕性和抗咬合性。 目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲應用較為廣泛。a中溫氣體碳氮共滲 中溫氣體碳氮共滲溫度一般為 820860。其工藝通常是在井式滲碳爐中滴入滲碳劑， 同時通入氨氣； 滲碳劑和氨氣在爐內(nèi)分解獲得活性碳原子和氮原子； 氨還與爐氣中的甲烷和一氧化碳反應生成氰酸， 后者進一步分解出活性碳原子和氮原子； 活性的碳原子和氮原子被工件表面吸收，逐漸向內(nèi)部擴散，形成碳氮共滲層。中溫氣體碳氮共滲工藝可用于低、中碳含量的碳素17-4ph 不銹鋼與合金17-4ph 不銹鋼。碳氮共滲的時間取決于共滲溫度、滲層深度和共滲介質(zhì)，一般為幾個小時。對于形狀簡單的工件，滲后可直接進行淬火處理，碳氮共滲淬火后的硬度一般比滲碳淬火后略高。碳氮共滲工藝溫度越高，滲層含碳量越高