不锈钢弹性体热处理

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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
   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。   

% d) m2 W( j$ F$ P  e+ j 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。
; I6 J# {3 O4 s# T, a
- Y7 O, G- M$ U/ h8 ?    2.1、成分见下表：
9 h# T* |2 v; P" z5 O
+ @5 d! W: {8 ~# H" X- l0 A* ]$ H

, G! I9 r& {8 q, r- A2 A

材料编号

　
/ L; X; b9 E- g/ m& n! @0 h* D: }  X6 z

C%          Si%         P%

3 S3 e' F! ~; w) o. @　
& \4 Z  S2 D. p4 }7 y! @, Z

S%        Mn%        Cr%          Ni%         Cu%\       Nb+Ta%

2 D* M3 m! J3 j　
9 C) Y8 f4 N3 U  L2 @

1

! U- P. m9 p) K9 P+ t3 `2 D$ d　

0.053          0.027        0.011

　

0.004        0.51          17.25         4.08         3.77    0.28(Nb)

　
8 F' b. ~) @$ |

2

) _  w4 q( w& c7 S' V( j, J　
0 [8 J. z" |5 D4 {

0.03           0.41         0.010

3 C% ^2 @; J" L* b/ l$ ]7 D　
% ?& p% \5 g  z5 l" H* R, \5 A

0.003         0.37         15.96        4.30      3.20    0.35

　
2 }/ \4 t  v" ~# |2 X

4 T, c+ o" f" N1 {- p6 _    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。
    2.3、测试指标为：
: @( N8 Y8 Y# H

( e- i5 h9 N0 y+ a/ o! o5 z& V

编号

4 I3 m5 X# K& G# C5 B7 b　

弹性体材料

　
; _1 A$ N. I! \% \& v0 ]" N4 W

灵敏度        综合误差     非线性      滞后    蠕变/30分     001

　
# k* U' ~2 X  G  Z1 K

1

　

2.12mv/v

　

0.035%F.S.           -0.019%F.S.    0.035%F.S.          -0.024%F.S.         002

　
2 ^$ ]0 A  i) u2 G7 P5 @

2

8 C* ~& E. J; z$ U+ W( L　
. o) S' D6 k- ~; k- k; P9 Q

2.17mv/v

　
1 \$ {$ d. q6 i

0.019%F.S.         -0.015%F.S.        0.019%F.S.           -0.011%F.S.        003

　

1

　
, n8 @/ h& M5 K& @: M

2.332mv/v            0.022%F.S.

4 S7 v6 V8 _" L+ `0 A6 r9 s" W. B　
$ I# g8 H3 D$ f

0.003%F.S.           0.022%F.S.          0.013%F.S.              004

2 l( Y4 s* a* M* r2 ]" `! r# y　
5 c1 ]' M9 l0 A7 u2 x

2

- ?, ~4 R+ [$ g! g, a" c; l* ~　
. b/ @1 b1 A8 C5 q4 ^0 A

2.406mv/v

　

0.019%F.S.         0.004%F.S.           0.015%F.S.           0.014%F.S.

" U! [% z- {  @" L/ v　

* o* y" q+ `: r8 F8 n: h    2.4、金相组织
   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。
# A: t+ L6 ^' u' F& w7 A' {; y  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。
: L0 |& {4 V- G8 ~* O/ `    3.分析
    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。
1 l. h" g  y1 d2 F4 S9 d' k2 v    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：
( ^$ n- [* `9 _* B
. e9 ~( L7 ~/ o% J

合金元素对17-4PH钢δ- 铁素体的影响（+增加，-减少），%

' j* u0 H1 R3 N) L- |  V

Ni          Co       Cu     Mn    Si    Mo   Cr

4 {/ n! I2 |. m8 [) Y* d( ]; V% L' q　

V

　

Al、Ti     -10   -6

. @5 l/ r! b1 S7 v! t　
5 r, y& g; l; `! @

-3  -1  +8  +11  +15  +19  +38

　

   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。
    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。
+ P9 @2 [" F% x) u" l- F& Z    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。

% n  _7 c# o7 Z. A    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。