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不锈弹簧钢的热处理 |
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不锈钢热处理的方法与选择 不锈钢中可以分为热处理可强化的钢和热处理不可强化的钢，其中： 热处理可强化的钢是可以用热处理的方法改变组织结构进行强化的钢。它们有马氏体不锈钢和马氏体和半奥氏体(或半马氏体)沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等 热处理不可强化的钢是不能用热处理的方法改变组织结构进行强化的钢。它们有：奥氏体不锈钢；铁素体不锈钢；奥氏体-铁素体双相不锈钢 (1)热处理可强化的钢的处理方法和目的 ① 淬火+回火处理——提高强度、硬度和耐腐蚀性能 ② 淬火+中温回火处理——较高强度和弹性极限、对耐腐蚀性能要求不高的 ③ 淬火+高温回火处理——良好的力学性能和一般的耐腐蚀性能的环境下工作的 ④ 退火处理——消除加工应力、降低硬度和提高塑性的零件 ⑤ 预备热处理(正火+高温回火)——改善内部原始组织 ⑥ 调整热处理——要求得到所需要的良好的力学性能和耐腐蚀性能的沉淀硬化型不锈钢，可以通过固溶+时效、固溶+深冷处理或者冷变形+时效等方法处理 (2)热处理不可强化的钢的处理方法和目的 ① 固溶热处理——消除冷作硬化、提高塑性和耐腐蚀性能 ② 消应力回火——对于零件形状复杂、不适宜作固溶热处理的 ③ 稳定化回火处理——对于含钛(Ti)或铌(Nb)的不锈钢可以达到稳定的耐腐蚀性能 说明：① 固溶处理是将合金加热到高温单相区恒温保持，使得过剩相充分溶解到固体中后，快速冷却，以得到过饱和固溶体的一种工艺 ② 稳定化处理是稳定组织，消除残余应力，使得零件形状和尺寸变化保持在规定的范围内而进行的一种热处理工艺 ③ 时效处理是合金零件经过固溶热处理后在室温(自然时效)或者高于室温(人工时效)下保温，以达到沉淀硬化的目的 不锈弹簧钢的固溶热处理 不锈钢弹簧材料的固溶热处理温度及其力学性能和特点参见不锈钢的力学性能与用途 奥氏体不锈弹簧钢稳定化回火处理 部分奥氏体不锈弹簧钢稳定化回火处理规范及设备见表1 |
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表1 部分奥氏体不锈弹簧钢稳定化回火处理规范及设备 |
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材料牌号 |
处理温度/℃ |
保温时间/h |
设备 |
作用 |
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1Cr18Ni9 |
420~450 |
1~2 |
真空回火炉或时效炉 |
消除应力，稳定弹簧的外形尺寸，经过稳定回火后的弹簧可以在＜350℃的条件下使用 |
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1Cr18Ni9Ti |
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0Cr17Ni14Mo2 |
400~450 |
1~2 |
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0Cr18Ni12Mo2Ti |
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1Cr18Ni12Mo2Ti |
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马氏体不锈弹簧钢的热处理 (1)马氏体不锈弹簧钢的预备热处理 马氏体不锈弹簧钢属于马氏体相变强化钢，其预备热处理工艺参数见表2 |
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表2 马氏体不锈弹簧钢的预备热处理工艺 |
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材料 牌号 |
不完全退火 |
低温退火 |
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加热温度/℃ |
冷却介质 |
布氏硬度压痕/mm |
加热温度/℃ |
冷却介质 |
布氏硬度压痕/mm |
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3Cr13 |
800~900 |
随炉冷却至600℃ 后出炉空气冷却 |
≥4.2 |
730~780 |
空气 |
≥4.0 |
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4Cr13 |
≥4.0 |
730~780 |
≥4.0 |
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(2)马氏体不锈弹簧钢的淬火、回火处理 马氏体不锈弹簧钢制成弹簧后的最终热处理是淬火、回火。几种常用马氏体不锈弹簧钢的最终热处理工艺见表3 |
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表3 常用马氏体不锈弹簧钢的最终热处理工艺 |
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材料牌号 |
淬火 |
回火 |
达到的硬度 HRC |
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加热温度/℃ |
冷却介质 |
加热温度/℃ |
冷却介质 |
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3Cr13 |
980~1050 |
油或空气 |
按需要的强度选择200~620 |
油、水或者空气 |
48~44 |
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4Cr13 |
1000~1050 |
油或空气 |
按需要的强度选择200~640 |
油、水或者空气 |
48~52 |
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沉淀硬化不锈弹簧钢的热处理 沉淀硬化不锈弹簧钢是通过马氏体相变强化和沉淀析出强化两者综合强化的，所以基本热处理工艺为固溶处理和时效处理。对于半奥氏体型钢，固溶处理后在室温下得到不稳定的奥氏体，没有完成马氏体转变，没有充分强化，因此在固溶处理的时效处理之间，增加一个调整处理，使得不稳定奥氏体转变为马氏体。常用调整处理有调节处理(T处理)、冷处理(L处理)、塑性处理(C处理)三种方法 常用沉淀硬化不锈弹簧钢热处理工艺见表4 |
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表4 常用沉淀硬化不锈弹簧钢热处理工艺 |
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类别 |
材料牌号 |
固溶处理 |
调整处理 |
时效处理 |
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加热温度/℃ |
冷却介质 |
加热温度/℃ |
冷却介质 |
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半奥氏体 沉淀强化型 |
0Cr17Ni7Al |
1040~1060 |
水或空气 |
750~770℃空冷 |
555~545 |
空气 |
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940~960℃空冷 -78℃冷处理 |
500~520 |
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冷变形 |
470~490 |
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0Cr15Ni7Mo2Al |
1050~1080 |
空气或水 |
750~770℃空冷 |
555~547 |
空气 |
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940~960℃空冷 -78℃冷处理 |
500~520 |
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冷变形 |
470~490 |
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0Cr12Mn5Ni4Mo3Al |
1040~1060 |
空气 |
750~770℃空冷 |
450~490 |
空气 |
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-78℃冷处理 |
510~530 550~570 |
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冷变形 |
340~360 510~570 550~570 |
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马氏体沉 淀强化型 |
0Cr17Ni4Cu4Nb |
1020~1060 |
空气 |
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450~550 |
空气 |
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