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2Cr13钢的调质处理

2Cr13钢是较常用的不锈钢,具有较高的热强性、抗氧化性,良好的减震性。在弱腐蚀介质中具有较好的耐腐蚀性,对淡水、海水、蒸气、空气也有足够的耐腐蚀性。热处理后可获得较高的性能。常用来制做450℃以下工作的机械零件和常温下使用的化工及食品工业容器。例如,传动件、固定销、拉杆、汽轮机叶片、阀座、阀板、阀杆、泵件、模具等。其中传动件、固定销、拉杆等零件一般在调质后使用。传统的调质工艺是高温加热,油淬,然后回火。

2Cr13钢临界温度:AC1 820℃, AC3 950℃, Ar1 780℃。新国家标准推荐的调质工艺为:淬火920~980℃油冷,600~750℃回火快冷。而老标准推荐的调质工艺为:1000~1050℃油或水冷,660~770℃回火,油或水或空气冷。而一般工厂的调质工艺为:950~1000℃油淬,640~700℃回火空冷。新、老标准所推荐的调质工艺中,淬火温度有些差别。生产实践表明,1050℃淬火有时有过热现象而使马氏体粗大,回火后冲击韧度显著降低。一般认为,2Cr13钢淬火后在400~600℃回火,会使耐蚀性及冲击值降低。而采用较高的温度回火,可保证在使用温度下其组织和性能稳定,并且也具有较高的耐蚀性。回火后的冷却,有人认为可采用任意速度冷却。有人认为该钢有回火脆性倾向,回火后宜快冷,以抑制回火脆性的发展,获得较高的冲击韧度。

新工艺试验检测的力学性能结果和标准规定的力学性能相比,抗拉强度平均提高29%左右,断后伸长率平均降低51%左右,断面收缩率提高22%,冲击吸收功提高33%。需要说明的是,在拉伸试验中,断口在正中的试样其断后伸长率大于断口不在正中的试样。而3个调质后的拉伸试样其断口均接近头部,这可能也是断后伸长率较低的原因之一。不管怎样,不能表明材料的塑性指标就降低了许多。实践与理论证明,断面收缩率比断后伸长率更接近真实应变,因而在塑性指标中采用断面收缩率比断后伸长率更为合理。而断面收缩率提高了22%左右。由此看来,新调质工艺方法在生产中应用是可行的。对于冲击试验,使用的是“U”型缺口试样,如果国标中的Ak值指的是“V”型缺口试样,则二者的值是不能相比的。但试验冲击值和从资料上查得的40Cr钢调质后的“U”型缺口试样的冲击值相接近。从对比意义上讲,Ak值并未降低。因为新调质工艺淬火加热温度比传统调质处理的淬火加热温度低,故钢的晶粒较细。而钢的冲击值与晶粒大小有关,晶粒越细,冲击值越大。在传统工艺中,淬火温度超过1000℃使组织粗大、回火后冲击韧度显著降低的例证很多。而且钢的亚温淬火未溶铁素体呈细小均匀分布,对提高韧性有更好的作用,并使磷等有害杂质集中于少量游离分散的铁素体晶粒中,可提高钢的缺口韧性,降低冷脆转变温度,减少回火脆性等。

在回火温度与冲击韧度的关系方面,传统工艺因淬火加热温度高,碳化物溶入奥氏体较充分,在400~600℃回火,会析出弥散度很高的碳化物,不仅耐蚀性降低,冲击韧度也低。而新的调质工艺淬火温度低,碳化物溶入相对较少,在该温度段回火不会形成弥散度很高的碳化物,不会使冲击值降低。从显微组织方面分析,传统工艺由于淬火温度高,碳化物溶入充分,基体组织合金化程度比较高,即使高温回火,基体组织也不会完全再结晶,所以会得到保留马氏体位向的索氏体。

而新工艺淬火温度低,回火索氏体位向不明显,这也许是韧性不会降低的原因之一。从强烈淬火技术角度看,新工艺淬火由传统的油冷改为水冷,在马氏体转变区(Ms→Mf)的强烈冷却可改善材料塑性,提高材料强度。强烈淬火后的零件,在交变载荷下的使用寿命几乎能提高一个数量级,而且可避免钢件开裂,减小畸变。





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