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。   
/ E( N2 A" \: H$ _* L
" x5 A3 C+ K. y 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。
. m; y. T- T) _6 L5 L$ E# r! e/ [9 E0 c
# N* E" |. {3 J8 C5 K6 O) _% d# w    2.1、成分见下表：
( o+ O: n" v4 g7 V0 y. c/ p

/ _( a2 c2 ]2 M

材料编号

& c' B5 ?4 W; s7 d8 b: e　
1 G5 |; v" m. k$ p3 b, {" m

C%          Si%         P%

　

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

9 A! d. t9 w9 S0 T7 W　
, j8 g% X5 a- ]- U

1

  f" t6 ~* S1 x# x  [, V" A　
* x6 n3 h4 ]* D1 b  _$ C0 Q

0.053          0.027        0.011

/ }8 p; ^- z! {. |　

0.004        0.51          17.25         4.08         3.77    0.28(Nb)

　

2

　
/ F$ u6 s1 m" S; j( M, m; J; e  x0 `

0.03           0.41         0.010

　

0.003         0.37         15.96        4.30      3.20    0.35

　

    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：
" R2 q$ c$ o. q, L2 B/ Z
5 L' [) g" u5 n( [; x

" g: Y9 x" r. D# a- z

编号

　
2 g8 z( j: Z5 j" w7 K! I1 F

弹性体材料

　

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

7 l! M5 _) B4 N. x& G! k( T　

1

　
4 J3 D2 {$ _/ ~* g4 Q8 k

2.12mv/v

, l: u) Q/ H6 ^4 Q+ n  W3 x　

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

5 Q$ J9 Z: D4 L( y$ G　
9 n) P( L2 u2 i, H8 g3 Q$ y5 P

2

' P$ I  W& k) e, `7 w　

2.17mv/v

　

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

　

1

$ [& h+ h/ n! G. m  U　

2.332mv/v            0.022%F.S.

5 ^- W6 g" V# T( _　

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

　
: _3 x+ Q% a6 d. q) v+ L" i) x* B

2

　
- x1 U# Q3 B3 I' }8 c3 L& G! |

2.406mv/v

/ c' }  J/ N* s6 ?3 h　
8 K+ A' C. H( Q  J

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

5 Z( z, J0 M. Z8 C, X　
. O% J0 c! H+ H. ^) P% ?" C+ r

    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。
  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
% M& Y/ H2 e% D" Y    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。
    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：
% ^2 U4 v1 F% R! ?# C& a
$ r) J) j. ^: n! F) Q% t

合金元素对17-4PH钢δ- 铁素体的影响（+增加，-减少），%

7 `; D. K+ ]5 v8 J3 X8 Z( g8 F, D# m

Ni          Co       Cu     Mn    Si    Mo   Cr

% _5 @, _( i3 u/ o( E! S& I4 @; E) |　
/ N- |, A/ j0 P0 O( R, m# M& z9 z: O5 {) Q

V

( x1 @% ^3 \% |/ B, h; G% I　
# y  ]) V; Q, b( {7 R  a

Al、Ti     -10   -6

" c) f( \; k4 }/ f　
/ v7 I( Z) ~0 U0 p8 }

-3  -1  +8  +11  +15  +19  +38

4 F- R( g1 |# Y, {: e; K# v" u　
7 s7 @) D. [$ ?+ A- P2 d( P$ d

   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。
* H3 _0 j2 N5 X    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。
    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。

" `' t* o* T5 e! J; y; J7 q    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。