1Cr17Ni2高強(qiáng)度馬氏體不銹鋼因具有良好的耐腐蝕性及較高的強(qiáng)度而被廣泛使用,目前該鋼也被廣泛用于大型裝備制造領(lǐng)域。1Cr17Ni2材料對組織、成分、雜質(zhì)和加工工藝比較敏感,有時(shí)沖擊功相對較低,在使用過程中容易失效。本文為了避免成分和雜質(zhì)對1Cr17Ni2鋼的力學(xué)性能產(chǎn)生影響,使用電渣重熔的1Cr17Ni2鋼鍛件為原材料。通過對1Cr17Ni2鋼鍛件進(jìn)行不同熱處理工藝的試驗(yàn),檢驗(yàn)其綜合力學(xué)性能指標(biāo),結(jié)合金相顯微組織及斷口形貌分析,選出可用于實(shí)際生產(chǎn)的最佳熱處理工藝參數(shù)。目前有關(guān)各類不銹鋼熱處理工藝研究的報(bào)道很多,例如參考文獻(xiàn);關(guān)于1Cr17Ni2鋼熱處理工藝研究的報(bào)道也不少,但就正火＋淬火＋二次回火熱處理工藝研究的報(bào)道很少。本文采用正交試驗(yàn)法對1Cr17Ni2鍛件進(jìn)行正火＋淬火＋二次回火的熱處理工藝優(yōu)化。

本試驗(yàn)所用的1Cr17Ni2鋼鍛件試棒,其冶煉方法是電爐冶煉＋電渣重熔精煉,從而保證材料的原始組織中無縮孔、疏松、嚴(yán)重偏析及其它有害缺陷，其化學(xué)成分如表1所示。所用試棒的尺寸規(guī)格為80 mm x 100 mm,試棒在粗加工后,分別按照不同的熱處理工藝進(jìn)行熱處理。

應(yīng)用正交試驗(yàn)法對1Cr17Ni2精煉鋼鍛件的熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn),熱處理工藝為正火＋淬火＋兩次回火。正火溫度均采用1020 ℃,冷卻方式為空冷;淬火冷卻方式為油冷;第一次回火冷卻方式為油冷,第二次回火冷卻方式為空冷;淬火采用了5種不同的溫度,二次回火采用了3種不同的組合溫度,共15種熱處理參數(shù)試驗(yàn),具體的熱處理溫度見表2或表3,每爐試驗(yàn)放試棒3件。常溫拉伸試驗(yàn)按CB/T 228.1—2010金屬材料一拉伸試驗(yàn)第一部分:室溫試驗(yàn)方法進(jìn)行,試樣尺寸為6 mm標(biāo)準(zhǔn)短試樣;沖擊試驗(yàn)按CB/T 229—2007金屬材料—夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法"進(jìn)行。采用金相顯微鏡觀察其金相組織,掃描電鏡觀察其沖擊斷口形貌。鐵素體含量測定按GB/T 13305——2008不銹鋼中α相面積含量金相測定法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

按該材料的臨界轉(zhuǎn)變溫度看,1010、980、950 c為*淬火,920 ,890℃為亞溫淬火。當(dāng)加熱到臨界區(qū)時(shí),在原奧氏體晶界上形成細(xì)小的球形奧氏體，在原馬氏體條內(nèi)形成條形奧氏體,淬火后得到細(xì)小的復(fù)相組織。晶粒細(xì)小使裂紋擴(kuò)展有效長度變短,裂紋沿小晶粒擴(kuò)展的阻力變大,條狀復(fù)相組織內(nèi)形成的界面比常規(guī)熱處理的晶界面積要大,這樣就能有效地防止應(yīng)力集中和阻止裂紋擴(kuò)展,故能大幅度提高鋼的韌性。并且由于相界面增多,固溶強(qiáng)化作用增大,這兩種強(qiáng)化作用大于由于鐵素體存在的弱化作用。因而在改善韌性的同時(shí),仍保持較高的強(qiáng)度水平。從力學(xué)性能數(shù)值和斷口形貌觀察結(jié)果可以看出,890℃淬火后的綜合力學(xué)性能最差,其主要原因是890℃淬火溫度的奧氏體化程度不夠,在后續(xù)的熱處理過程中相變不充分,導(dǎo)致組織轉(zhuǎn)變不*，造成了綜合力學(xué)性能較低。而920℃亞溫淬火后，材料的沖擊韌性明顯提高,即合理的亞溫淬火在不降低材料強(qiáng)度的基礎(chǔ)上,大大提高了材料的沖擊韌性。