热处理工艺对17-4PH钢性能的影响

随着航空航天工业、海洋工业和近代化学工业等新技术领域的不断发展，具有奥氏体系列不锈钢的耐蚀性和马氏体系列不锈钢的强度的沉淀硬化不锈钢17-4PH(相当于国产0Cr17Ni4Cu4Nb钢)，在国内不锈钢领域中的需求量正在逐渐增加。由于我国对沉淀硬化不锈钢的研究同国外相比，还存在着一定的差距，因而，17-4PH钢这种单一处理型的马氏体型沉淀硬化不锈钢，在国内引起了冶金材料工作者的极大重视。17-4PH钢的性能主要是通过马氏体形成在这个阶段，所析出来的富铜ε相原子倾向于成群聚集，它们与母相保持着连续的共格联系。这时晶格发生了最大畸变，从而产生了最大的强化效应，同许多钢的相变一样，17-4PH钢的沉淀硬化是由温度和时间所决定的。

固溶温度对17-4PH钢硬度的影响
随着固溶温度的升高，钢的硬度降低。这是因为当固溶温度升高时，Ms点降低，固溶并冷却至室温后的残余奥氏体量增多，马氏体量减少，从而使固溶后的硬度降低，时效处理后的强度也降低。相反地，当固溶温度降低时，Ms点升高，因此，硬度也升高。但由于生成了不均质的马氏体，时效处理后将大大降低钢的冲击韧性，
因此，为了兼顾强度和冲击韧性，固溶温度不宜过高，也不宜过低。通常将固溶温度限制在1020~1060℃之间。在该温度范围内，钢的组织均匀，残余奥氏体量较少。

时效硬化处理对17-4PH钢机械性能的影响
时效温度和时间对17-4PH钢硬度的影响：
时效温度和时间对1040℃×60min空冷固溶处理后的试样硬度的影响，在时效时间为4h时，硬度值倾向于偏小，而经3h和5h时效后，硬度偏高。同时，5h时效的硬度值与4h时效的硬度相比，在约550℃以下，其值偏低；而在约550℃以上，其值偏高。但总的说来，时效时间对17-4PH钢硬度的影响不大。但随着时效温度的升高，硬度值显著下降。

时效温度对17-4PH钢拉伸性能的影响：
当时效时间为4h时，不同时效温度对经1040℃×1h空冷固溶处理的17-4PH钢拉伸性能的影响，在480~500℃左右时效时，该钢强度达到最高值(σb=1340MPa，σ0.2=1185MPa)，而δ和ψ值较低(δ=15%，ψ=57%)；在500~552℃左右时效时，该钢具有较好的强度和塑性相配台；在552℃以上时效时，该钢具有很好的塑性，但其强度随着温度的升高而大幅度降低。

时效时间对17-4PH钢拉伸性能的影响有如下规律：
随着时效时间的延长，极限强度σb下降，但在482~550℃范围内下降幅度很小，在550~620℃范围内时效5h使σb下降很多，而在620~650℃范围内时效4h和5h使σb下降不多，对于σb来说，时效3h为最佳；时效时间对σ0.2的影响与对σb的影响有所不同：在所研究温度范围内，与时效3h相比，时效4h使σ0.2有所提高，而时效5h则使之下降；在482~550℃范围内，时效4h使σ0.2有较大程度的提高，在550~650℃范围内提高幅度相对小些，在482~620℃范围内，时效5h使σ0.2下降的幅度620~650℃范围内相对小些。对于σ0.2来说，时效4h为最佳。

时效温度对17-4PH钢冲击值的影响：随着时效温度的升高，17-4PH钢的冲击值明显增大。这说明钢的组织得到了进一步均匀化。

二次中间处理和经二次中间处理后的时效温度对17-4PH钢力学性能的影响：
与未经中间处理的相比，经700℃和816℃中间处理后，强度性能都明显下降了，但在620℃以上温度时效时，σb下降很少，并且与700℃中间处理相比，经816℃中间处理后σb和σ0.2都稍有增加，值得一提的是，经700℃和816℃中间处理后，在550~625℃温度范围内时效时，σb和σ0.2下降程度相差并不太大。
经700℃和816℃中间处理后，塑性性能都有所增加．但在482~620℃温度范围内，ψ增加程度较大，在620~650℃温度范围内增加程度较小，而δ在482~550℃温度范围内增加程度不大，经816℃中间处理后则几乎没有增加，在550~620℃范围内，经中间处理后的δ值增加较大，在620℃后经8l6℃ 中间处理后的δ甚至有所下降。

热处理对17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢力学性能影响的研究结果表明：
⒈为了兼顾强度和韧性，17-4PH钢的固溶处理温度不宜过高，也不宜过低，一般控制在1020~1060℃之间。此时，钢的组织均匀，残余奥氏体含量少。
⒉时效温度对17-4PH钢性能的影响表明，随着时效温度的升高，强度和硬度逐渐下降，而塑性值逐渐增大。
⒊时效时间对17-4PH钢性能的影响表明，σb值在3h时效后最大，随着时效时间增加到4h、5h，其值逐渐减小；而σ0.2值在4h时效后最高，3h、5h时效后次之。对于δ和ψ来说，其数值随着时效时间的延长而略为上升。
⒋在700~816℃温度范围内中间处理后，随着时效温度的升高，其强度极限σb降低的幅度较未经中间处理的小些，而塑性则比未经中间处理的有所增加，这一现象说明，如果要在较高温度使用，并且要求具有较好的韧性时，宜选用加中间处理的热处理制度，从而可得到更好的强韧性配合。
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资料来源：无锡市瀚超特殊钢有限公司
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