热处理工艺国内外研究现状概况

马氏体具有较高的强度和硬度,但塑性差。但通过控制钢中的奥氏体形态和比例可有效改善塑性韧性,因此,国内外学者提出了开发高性能钢的设想。


现在依旧有许多探讨热处理工艺,包括Q-T工艺对马氏体不锈钢组织性能的影响,例如,金相显微镜、扫描电镜、罗克韦尔硬度计和冲击试验。观察和分析了7Cr17MoV马氏体不锈钢在990~1110℃淬火+180~220℃回火的组织和性能变化。结果表明:淬火组织为残留奥氏体和碳化物分布于马氏体基体上。若果增加淬火温度,针状马氏体组织形貌将变得粗大,逆转奥氏体含量上升,马氏体过饱和度也会有所上升,淬火温度在1080℃时硬度提高到62.5HC的最大值。冲击试验结果表明,回火温度逐渐升高。试样硬度有部分下降,但韧性显著提高,200~220℃时韧性最佳,达到19 J/cm~2。综合硬度和韧性考虑,最佳热处理工艺为1080℃淬火+200~220℃回火。盐雾试验表明:1080℃淬火+200℃回火后腐蚀率小于4%,符合使用要求[9]。

研究了淬火温度为1040℃,保温一小时和回火温度由510℃到710℃且保温时间两小时对17-4ph马氏体不锈钢组织产生的变化,以及基于此产生的力学性能的不同。

不锈钢[10]可根据晶体结构分为三种主要形态:奥氏体,铁素体和马氏体。马氏体不锈钢是一种大约根据410型钢(由铁,12%的铬和0.12%的碳组成)制造的低碳不锈钢。它们通常通过回火和硬化形成。回火马氏体使不锈钢变的拥有好的硬度和高韧性,未回火的马氏体韧性低,所以易碎。

马氏体的四方晶系微观结构在约1890年时首先被一位德国显微镜学家阿道夫·马顿斯所观察到。1912年,埃尔伍德·海恩斯申请了一个关于马氏体不锈钢合金的美国专利,这个专利直到1919年才被准许。

不像奥氏体不锈钢,马氏体不锈钢可以通过磁性粒子检查法进行无损检测。

也在1912年,英国谢菲尔德布朗弗思研究工作实验室的哈利·布雷尔利在寻找一种耐蚀的合金用于制造枪筒时,发现一种马氏体不锈钢合金并随后使其工业化。这个发现两年后被公布在1915年一月刊的《纽约时报》。在1915年间布雷尔利申请了一个美国专利。不久之后,它在英国弗思·威格士的“Staybrite”品牌下销售,而且在1929年被用于伦敦萨沃伊饭店的入口华盖[11]。

17-4 PH钢是一种沉淀硬化马体不锈钢,与同种钢相比具有几个不同的特点:它保证了化学成分在固溶处理后冷却到室温时,变成低碳马氏体,由于17 -4 PH钢含碳量低,耐腐蚀性和可焊性优于其他马氏体不锈钢。经过多次东方不锈钢热处理,17-4 PH钢分解精细金属间化合物和少量碳化物,从而达到高强度。基于这些特性,我们可以通过对17-4 PH钢进行相应的热处理,获得高强度和耐腐蚀性的高强度不锈钢,并且可以获得C-Ni先生的不锈钢耐腐蚀性由于17-4 PH钢具有较高的强度优势,可作为高强度超耐蚀材料用于核工业,航空,航海等。

马氏体具有较高的强度和硬度,但塑性差。但通过控制钢中的奥氏体形态和比例可有效改善塑性韧性,因此,国内外学者提出了开发高性能钢的设想,其组织规制理论具有“多相、亚稳态、多尺度”的特征[11]。将硬相与韧性相组合实现高强度,高塑性和韧性匹配。因此,如何获得硬相和韧性相的复合组织受到越来越多的关注,通过热处理等方法获得的纳米贝氏体钢的显微组织为薄膜状的逆转奥氏体,在片状贝氏体和片状碳之间具有纳米宽(20~40nm)的富碳。如何获得硬质相马氏体和韧性相反转奥氏体复合材料结构也引起了研究者的广泛关注。鲍进曾对17-4PH进行研究,为了提高17-4PH马氏体不锈钢的力学性能的首次合格率,应采用高温回火,回火时间较长,使马氏体碳化物完全析出,大大提高了延伸率。不锈钢沉淀硬化复杂的微观组织,具有优异的综合性能,除了这些特征与材料的化学成分相关联[12]。