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
3 M8 ~3 l8 u8 h: \   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。   

8 ~! o8 ~  A% t2 ~7 f# t# w3 t 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。
/ h& D! _+ J# s; @" t7 O
* h5 s5 H9 w) v- ]' y6 M    2.1、成分见下表：

材料编号

　
2 }' m+ F, N  Z/ c" c* C

C%          Si%         P%

# N$ I" p2 v8 \9 O: |　
2 s' D# g! E. j

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

　
# d8 \5 a9 |/ O. J$ V

1

　

0.053          0.027        0.011

7 U2 Z: R2 w2 l7 L2 |6 }9 z: t　

0.004        0.51          17.25         4.08         3.77    0.28(Nb)

$ x: ?$ B' B. e( L8 q  h8 [　

2

　
1 [7 X- Z0 T" h# W" O. V/ t

0.03           0.41         0.010

* E: i- y, ?$ p' N/ `　
: Y/ q2 r$ _. ^" k, x9 z9 x

0.003         0.37         15.96        4.30      3.20    0.35

4 G) K: g( Z# _, o* }6 O& P$ O( o　
) J3 e. H+ t0 p3 h) a' Z+ O  J

    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：

& h3 r2 X+ Z8 Y/ E1 _' b

编号

( y9 N! e5 D: D" K4 Q. B　
  U2 Q$ ~! _( e9 ]( ^2 F0 h' N- F: N

弹性体材料

: p( v7 E' R3 Y, h6 i' ?( a* d9 `3 f　
+ Z8 w! |4 G( H, H, b# T0 t' w

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

0 G* K/ r  B4 _+ k　
6 `" g3 i8 Z& E

1

1 w. Y' ?9 \: _' c- n3 C　

2.12mv/v

( X1 L/ }" g4 M0 ^2 O　

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

( h1 F5 H$ O) W5 h  b  K8 Y　
8 q2 d: }  b; d3 c

2

! b: \4 e4 e3 p0 B) T2 Y* C0 w　
4 O  {/ L3 Y; d3 r  W4 _

2.17mv/v

　
5 Y0 e) j/ f; D/ W; P

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

/ u8 F9 y: N- w: w* ?! Z　
; E; X, W) @& h0 O. h3 G# a$ }. F

1

　

2.332mv/v            0.022%F.S.

　
+ ~& l1 @6 M- O8 F7 `

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

　

2

　
8 g$ Q; O5 n4 t8 U

2.406mv/v

" }. U' }7 X$ M　
0 @! y9 e! E+ T& u9 o: r

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

　

( n& s4 h. |) t1 }0 W    2.4、金相组织
) t. F) O' Q( 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。
6 r, O' d# i7 y* k  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。
    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。
* T! q; L. p8 ~4 A0 i9 D) 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：

合金元素对17-4PH钢δ- 铁素体的影响（+增加，-减少），%

) e" u- Y: q" U$ f. h

Ni          Co       Cu     Mn    Si    Mo   Cr

/ x6 H) N. I$ t) S6 ]　

V

　

Al、Ti     -10   -6

　
7 r& E& R7 Y. i9 K$ H

-3  -1  +8  +11  +15  +19  +38

# V5 A& d& U: l　
6 v; V! O+ H! p: p7 {' _# e9 T

  q4 |/ B/ E0 i/ ^: L" Y   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。
: M* c1 L. a/ `1 o) A- v  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。
) I! j# p* _4 D1 X
    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。