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0Cr17Ni4Cu4Nb材料弹性体热处理工艺流程 热处理工艺流程为:清洗→固溶处理→深冷处理→时效处理。固溶时的冷却介质为水冷、油冷或强制惰性气体冷却,冷却速率有很大区别,同时要考虑弹性体尺寸的大小,降温速率要有 1. 0Cr17Ni4Cu4Nb材料弹性体热处理工艺流程3 d/ I T$ ^9 z
热处理工艺流程为:清洗→固溶处理→深冷处理→时效处理。固溶时的冷却介质为水冷、油冷或强制惰性气体冷却,冷却速率有很大区别,同时要考虑弹性体尺寸的大小,降温速率要有所不同,使固溶冷却速度达到相应要求,固溶时的冷却介质、冷却速度对仪器的指标影响很大。 * K. t3 ?1 z# ~% q
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2.我们对两个厂家生产的0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢材料的热处理制度进行了试验。
0 p6 y1 f1 n+ ?% A! X5 d5 A. B; P0 R' [$ t! p" Q* ?8 M; C
2.1、成分见下表:
8 O/ L% h9 f9 ?2 g6 ~+ z$ Q+ g2 A* E7 l# f" j. Q; x
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材料编号 7 q0 ^( G' o! P+ c6 ~
/ Z4 F! B" f4 P9 \
C% Si% P% ; R6 L1 [* J4 Y& ^
$ k5 \' t2 D1 ?- R5 C/ zS% Mn% Cr% Ni% Cu%\ Nb+Ta%
6 E2 f$ _( ]8 m0 m! T/ ` 0 |9 f# ^9 F# U2 ?4 [ }# I- J _
1 - z# t0 m+ l* h- {
% j' Y" r/ _; ]& L+ x0.053 0.027 0.011
3 m0 E9 {( `1 }- m# G7 ` 7 v4 U. R. v: w) A0 A
0.004 0.51 17.25 4.08 3.77 0.28(Nb) G& U$ M- S- O( y
7 P/ m: c* s. n. {9 `1 r2 1 R- H9 L5 y# T3 ]# ^0 a1 h! v) S
7 K( ~+ O& A2 p/ J0.03 0.41 0.010 9 v. W7 J3 \" R: B) w9 R3 m
2 H1 c$ P @, |+ G0 j8 P4 d# u% z0.003 0.37 15.96 4.30 3.20 0.35 * C6 a8 ^& m+ Y# f
1 p$ G9 M) |4 ^8 i t5 }# U
; z' W5 ~5 s, K. y9 y$ B 2.2、热处理制度:用盐浴炉加热至1050℃,保温时间根据实际尺寸的大小而定;水(温度3.5℃)冷却;深冷处理(干冰-70℃)8小时;沉淀硬化(电阻炉加热),480℃×4小时,空冷至室温。& j1 A+ N: H! n( E l/ o }
2.3、测试指标为:
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G) c& O5 n( P ~! y- ?# l
! z+ H0 ]; B) v9 k+ L, L编号
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9 A" i, Y4 x7 X5 N( t" ^) Y弹性体材料 1 U( A- L2 u9 }2 P4 E F0 J( k
2 _# m2 x: [! g9 _( k" [. G) \
灵敏度 综合误差 非线性 滞后 蠕变/30分 001
9 b9 ~" }8 n% u; ?# V! b2 G9 `: }0 d/ R % D3 x9 J# H4 z- K$ q. g# P
1 - o* K, o f- J5 F% X, i; K) C- h
6 `1 A, g4 q" w& K4 T2.12mv/v , z& F% ?; M6 S1 A5 @" z; L
$ s6 O$ g. Q. {; I$ q' M0.035%F.S. -0.019%F.S. 0.035%F.S. -0.024%F.S. 002 : I w C+ n. V$ H; Y& [
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, V T1 B. q8 c" D2.17mv/v 8 ]" T; o) b1 Q: p! c( z
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0.019%F.S. -0.015%F.S. 0.019%F.S. -0.011%F.S. 003
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$ P- u, v: {+ p1
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- e5 T% W" Y" Q A! K/ p( P' _9 ]( }- w2.332mv/v 0.022%F.S.
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0.003%F.S. 0.022%F.S. 0.013%F.S. 004
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2 . f9 J/ l$ ^3 M& x5 D
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: w$ Y5 D: K/ U. o1 Q! q
0.019%F.S. 0.004%F.S. 0.015%F.S. 0.014%F.S.
9 g( n3 q3 Y2 w1 ~7 L3 z# w 2 d, V# k% S% A2 F
6 P/ S0 t9 {/ q9 c. P 2.4、金相组织1 j: n6 w R( d r( f. i
001号: 1号材料硬度为44HRC,显微组织为均匀分布的马氏体时效组织及强化相,有呈网状分布的δ- 铁素体,平均含量可达8%~10%左右; 2号材料硬度为43HRC,显微组织为均匀分布的马氏体时效组织及强化相,未发现δ-铁素体。7 y' u- R/ }, p! r3 S$ z
003号: 1号材料硬度为43HRC,显微组织为均匀分布的马氏体时效组织及强化相,有呈网状分布的δ- 铁素体,平均含量可达5%~8%左右; 2号材料硬度为43HRC,显微组织为均匀分布的马氏体时效组织及强化相,未发现δ- 铁素体。, b+ l; K8 h1 B
3.分析, u! ?; _ S8 f+ B. Z! D0 W
综合试验数据,热处理后出现大于5%的δ- 铁素体将影响仪器的滞后指标,所以要求铁素体含量越少越好。比较两种材料的较大区别在于金相试验中,1号材料出现δ- 铁素体,且含量大于5%,而2号材料δ- 铁素体含量很少,形状较小,不易观察到。这是因为0Cr17Ni4Cu4Nb材料经过1050℃固溶处理后,在钢中会出现δ- 铁素体,由于它不参与马氏体的转变,形态沿晶界条状分布,主要降低钢的热塑性和室温硬度,从而,使材料强度降低,影响最大的是滞后指标。
$ ~+ S, I* M5 |* a$ Z δ- 铁素体的形成主要原因是材料成分和热处理温度,Cr是主要元素,足够量的Cr可使钢形成单一的δ组织,在其它的金属元素中,Mo也是铁素体形成元素,程度相当于Cr,Al和Ti是强烈形成铁素体元素,能力为Cr的2.5~3倍,C和Ni是强烈形成奥氏体元素,C的能力为Ni的30倍,但由于量小,没有Ni明显,Ni控制铁素体效果较好,Cu能力为Ni的30%。以下数据为加入1%合金元素对17%Cr+4%Ni合金中δ- 铁素体的影响:
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/ P! s2 _9 s! v* y+ ~' [合金元素对17-4PH钢δ- 铁素体的影响(+增加,-减少),%
5 L# Z/ g- P- K$ r1 S, K0 w" h! Q' D& e- z6 M9 M- t
Ni Co Cu Mn Si Mo Cr
3 K) e! p+ V; H& k$ N4 _7 _- z# @ + S9 K0 L" M: @* H: P7 e& S
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: m) s* A0 R, I& ~Al、Ti -10 -6 + z4 H+ e9 ?7 |. j3 i% B& s
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-3 -1 +8 +11 +15 +19 +38
2 r. E; W" ~: q( G5 M( D
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固溶处理的冷却应快冷,冷却介质为水或空气,冷却速率应根据处理的产品的大小而定,目的是要得到均匀一致的马氏体组织,并通过时效处理析出强化相,提高硬度和机械性能,而对影响机械性能的铁素体含量则越少越好。以上试验时,固溶温度均为1050℃±5℃,因加热温度引起的铁素体的因素较小。因此,验证了材料成分因素较大。# w8 u1 l# q( b" J; |: O4 g5 _
要改善材料的综合机械性能应从组织和强化两方面着手。降低材料的C、Cr含量至标准的下限,适当提高Ni含量,可以降低δ-铁素体的形成,提高材料的机械性能,同时碳能显著降低Ms点的温度,C含量降低有助于提高Ms点的温度,从而更容易获得需要的马氏体,改善材料的机械性能,有助于仪器滞后指标的改善。使用改良后的材料,采用真空热处理后,金相组织为保持马氏体位向分布的索氏体组织,组织由表至里相同,机械性能均达到了要求,制作后的仪器的性能指标也达到了C3级要求。
. k- S' p8 @1 i# d 沉淀硬化型不锈钢的特点之一,其弹性后效大,若不采取其他措施使用普通应变计贴片,仪器的滞后指标为+0.030%F.S.左右,若再加上金属膜片焊接后对滞后指标影响+0.01%F.S.左右。显然,大于+0.030%F.S.的滞后指标,仪器的最大误差不易达到国家标准的C3级要求。随着量程的增加,相同量程的不锈钢与合金钢仪器的滞后指标区别不大。因此,对于小量程不锈钢仪器需对滞后指标进行补偿,通过专用应变计进行滞后补偿成为一种特殊的补偿技术。该技术实现了不锈钢仪器滞后指标的调整。使滞后补偿可以像蠕变补偿那样,通过选用不同补偿量的应变计进行补偿,经过匹配试验,可保证产品的线性、滞后、蠕变性能指标控制在±0.02%F.S.以内,并可以达到国家标准的C3级要求。
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综述,做为不锈钢仪器,弹性体选择0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化型不锈钢材料,应控制其材料成分和含量,通过严格合理的热处理工艺作保证,尽量降低δ- 铁素体含量,使综合机械性能达到弹性元件要求。0Cr17Ni4Cu4Nb的热处理工艺成为关键点。经过大量试验证明,要获得合格的均匀的金相组织,达到要求的机械性能,不锈钢仪器的弹性体采用真空固溶、深冷、真空时效效果最佳。 |