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。   

) w9 p3 h+ I- O 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。

/ ?" H9 [" B) b' T5 q2 F% _& V    2.1、成分见下表：
8 c# |; D2 W( E6 x6 [3 m/ W( F& V

* T  U  B5 N* z4 F0 A

材料编号

　
2 J  L! }6 J  u% {0 @9 g5 j

C%          Si%         P%

　

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

8 i0 G/ [- c$ G　

1

9 o% ]0 t3 a! _1 Y! I4 `3 Z　
& [/ P6 l$ X8 y4 f* x

0.053          0.027        0.011

　

0.004        0.51          17.25         4.08         3.77    0.28(Nb)

9 z, x4 e6 o2 |* j+ t& J　
/ E+ h2 E& v9 J/ ]! w& C) L& M

2

　

0.03           0.41         0.010

0 h' w  w# D/ O6 Y0 F, W7 u4 I　
* }* ?' U1 q. S% l/ y9 J

0.003         0.37         15.96        4.30      3.20    0.35

. j& P4 \- E2 \. O3 Z5 e" l: N　
! Q! V+ w% ]1 d" K) Z- p

    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。
; \+ q' C, C2 v4 x% a    2.3、测试指标为：

/ T' y' s3 n" z% x4 j

编号

　
- J- h5 f6 W& ]# M& H

弹性体材料

　

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

　

1

0 }1 p3 }/ O0 B  u- T. U/ D( @　

2.12mv/v

　
: f; p' M8 a/ L! t8 @$ V& Z, m

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

& i1 h0 Q/ w/ ]& k/ b/ N　

2

; C6 L+ l# G1 S　

2.17mv/v

　
$ k+ g$ i9 |7 `6 V$ I/ ?5 A

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

　
. J; f" @  J9 t3 b

1

# s' [# J* W7 F6 D& N5 ?/ q　

2.332mv/v            0.022%F.S.

　
0 H9 }8 a" X  N6 \7 b' C/ n, [

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

　
, B0 N$ G8 M; Y% E! c% G) r, h3 a

2

　

2.406mv/v

　
2 x& b& h% ~. I: D8 y$ G  S

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

　

    2.4、金相组织
$ e" V; a0 Y. `4 G) u   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。
8 s' {  ~' T; Q    3.分析
$ i0 l( L: `$ o3 x9 J( h' o    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。
7 k* m% ?3 ]% L* {" M8 E    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：
( l6 [) p! B6 @- u5 T) z
* k. k* L0 q1 J1 k

合金元素对17-4PH钢δ- 铁素体的影响（+增加，-减少），%

+ j7 ?4 F' L# X% K

Ni          Co       Cu     Mn    Si    Mo   Cr

: |  g: i6 |* I- m+ m' d　

V

　

Al、Ti     -10   -6

　
$ {! d- J% f8 W6 t/ N# l( t

-3  -1  +8  +11  +15  +19  +38

; V2 i; V5 _' j9 a" G　

7 ^; n# f  U/ E   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。
$ n' o% x5 E% @1 _    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。
( U3 G6 p& M6 u6 e9 V- K
8 E8 D+ u" B# y: G    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。