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& }6 E+ h
- \. e  i* I  J+ H. D 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。
' V4 i- j; l- C, h8 O6 U. Q
. n8 H1 X5 U# Z, x* @8 z    2.1、成分见下表：
1 p( c! f) Q6 k

( @; e$ z/ I* i  u7 [4 m5 t. w

材料编号

( D% P1 ^+ N" c6 u- o; V0 v1 e　

C%          Si%         P%

　

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

6 V# n- [6 D/ G/ q, L" e( a　

1

' D0 A% c( ^, L) ^( N' Z1 d　
' ^& x, ^. C; P

0.053          0.027        0.011

4 g7 Q, b1 ?) J　
& \2 o" j8 x3 }% L4 b

0.004        0.51          17.25         4.08         3.77    0.28(Nb)

　
. h- T) p, {5 M, u; ~/ m4 B

2

　

0.03           0.41         0.010

　
2 z/ \) T3 I2 \4 j/ }

0.003         0.37         15.96        4.30      3.20    0.35

　
  o2 u7 r$ X1 h' t  r

+ k9 Q; ?  y& |6 w6 x    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。
: M* {/ k- l; v9 c& I    2.3、测试指标为：

编号

　
$ {3 C1 h, Z9 E. Q2 a: s- W& N

弹性体材料

/ S9 I: K2 g: f7 \5 K# l# S& w　

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

　
8 U; k3 G5 _$ r! |. S; x  L1 G1 u

1

0 c  s  [- D( S# t2 Q　

2.12mv/v

　

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

　
) J5 {9 \, D  ^# [+ ]. r" H

2

　
! T! D+ H% t" h9 B; f* {; D

2.17mv/v

/ L- T; n9 t  U6 z( _% {　
& H! P2 r) k0 v. y  C

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

, B# a( T) x6 L* T# a+ ^8 R　
$ W/ S! l# I) v6 E

1

　

2.332mv/v            0.022%F.S.

2 N) r8 i- u9 f　

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

! m; G, k- ?& P) ^6 u* L　
) Y7 s/ T  H0 [! }' T* O/ i; Y

2

: H% C/ {, L/ s  E: `　

2.406mv/v

# T# D% G* l% C# _2 F5 b　
5 J% |9 ]! U& e

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

, z9 _3 t5 M- ?) D7 {8 i" A8 g　
* Q9 M; d5 W7 H0 a$ |- G

7 ?. i5 {7 f# a9 c    2.4、金相组织
! b5 m( T1 M. e9 d. ]   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。
% V- A1 b4 ^$ d  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
2 l) [& L% ~$ m" V    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。
+ t4 o! ~6 c% b* R! R- d- ~    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：

5 m& A% h; C$ ?3 ^0 Y

合金元素对17-4PH钢δ- 铁素体的影响（+增加，-减少），%

* w/ N! z& ^) l( p

* p3 G& ?4 p' _. {' _

Ni          Co       Cu     Mn    Si    Mo   Cr

　
- x9 A9 A; R4 K; Q$ r

V

　
* p1 J( ]: V  H4 u. _  f

Al、Ti     -10   -6

　

-3  -1  +8  +11  +15  +19  +38

6 Y, V. \* N8 ~% O' t　

8 Y0 ?+ c2 z+ C- d8 J8 r; Q   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。
6 H9 H; `" B/ U& i* |5 [) r! `    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。
7 H; ?$ R, ~+ {    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。

: J' f* |# k6 P# v4 j$ 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。