17-4PH Edelstahl (ASTM) ist ein martensitischer Niederschlagshärtungstyp, der dem Nationalen Standard 05CR17NI4CU4NB entspricht. Diese Art von Edelstahl hat einen geringen Kohlenstoffgehalt und einen hohen NI- und CR-Gehalt, wodurch er sehr schweißbar und korrosionsbeständig ist. Zusätzlich enthält der Stahl ein hohes Maß an Legierungselementen wie Cu und NB. Diese Elemente schließen während der Wärmebehandlung die Phasen von ε-Cu, NBC und M23C6 aus, wodurch die Stärke und Härte des Materials verbessert wird. Aufgrund dieser Vorteile wird in den Luftfahrt-, Luft- und Raumfahrt-, Chemikalie- und Kernindustrien 17-4PH-martensitische ausfällige aus der Luft- und Raumfahrt- und Chemikalie- und Kernindustrie weit verbreitete Stahl verwendet. Die mechanischen Eigenschaften von ausfällighärteten Edelstahl werden durch den Wärmebehandlungszustand erheblich beeinflusst. Der konventionelle Wärmebehandlungsprozess für 17-4PH martensitische ausfällighärtende rostfreie Stahl beinhaltet eine Lösungsbehandlung, gefolgt von der alternden Behandlung. Durch Einstellen der Mikrostruktur und Steuern der Ausfällung von Phasen können die Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit verbessert werden. Derzeit hat die Forschung zu den Wärmebehandlungsprozessen von 17-4PH Edelstahl ein hohes Maß an Reife erreicht. Dieser Artikel fasst die Leistung und die Mechanismen unter verschiedenen Wärmebehandlungsprozessen zusammen und erörtert kurz.

1. Erhitzen Sie die Behandlung von 17-4PH Edelstahl

17-4PH Der martensitische Transformationspunkt von Edelstahl liegt über der Raumtemperatur. Nach der Lösungsbehandlung ist die Matrixstruktur im Grunde genommen martensitisch und ihre Stärke war sehr hoch. Auf der Grundlage der Lösungsbehandlung können unterschiedliche alternde Behandlungen durchgeführt werden, um die Stärke des Materials zu verbessern und die Bedürfnisse verschiedener Produktionspraktiken zu erfüllen.

Die chemische Zusammensetzung von 17-4PH Edelstahl (nach Massenfraktion,%) ist wie folgt: ≤ 0,07% Kohlenstoff (C), ≤ 1,0% 00 mn, ≤ 1,00SI, ≤ 0,023% Phosphor (P), ≤ 0,03% Sulfur (S), 15,00 bis 5,50%, 5,50% (50%). bis 5,00% Kupfer (CU) und 0,15 bis 0,45% Niob (NB). Die primären Niederschlagshärtungselemente sind Kupfer und Niob mit einigen Fällen, einschließlich Aluminium und Titan. Diese Elemente werden verwendet, um den Stärkungsprozess durch die Nutzung ihrer Löslichkeit zu erreichen. Wenn 17-4PH Edelstahl auf seine Austenittemperatur erhitzt wird, führt die höhere Löslichkeit dieser Stärkung der Elemente in Austenit und die geringere Löslichkeit in Martensit zur Bildung einer übersättigten morensitischen Struktur mit Kupfer und Niob. Der Martensit selbst hat eine hohe Stärke und Zähigkeit und sorgt für ein gewisses Maß an Verstärkung. Nach dem Altern der Behandlung lösen sich das übersättigte Kupfer und Niob in die Matrix, wodurch die Stärke des Materials weiter verbessert wird. Daher können verschiedene Leistungsanforderungen durch verschiedene Wärmebehandlungsprozesse erfüllt werden.

1. Die Behandlung mit fester Lösung Die Behandlung von Festkörperlösungen ist ein wesentlicher Wärmebehandlungsprozess für 17-4PH-Stahl. Während der Behandlung mit fester Lösung sollte die Heiztemperatur sicherstellen, dass Kohlenstoff- und Legierungselemente vollständig in Austenit gelöst sind, aber nicht zu hoch sein sollte. Für 17-4PH-Stahl ist AC1 ungefähr 670 ° C, AC3 ca. 740 ℃, MS 80 bis 140 ° und MF ca. 32 ℃. Daher empfiehlt der Standard eine solide Behandlungstemperatur von 1020 bis 1060 ℃. Unterschiedliche Temperaturen der festen Lösung führen zu unterschiedlichen Mikrostrukturen und Eigenschaften. Zhao Liping, du Daming und andere untersuchten die Mikrostruktur und Eigenschaften von 17-4PH-Stahl bei verschiedenen festen Lösungstemperaturen, wobei die Behandlungstemperaturen von 1000.1040 und 1080 ℃ ausgewählt wurden. Die Studie ergab, dass die Proben nach einer 1040 -℃ -Behandlungsbehandlung die höchste Härte aufwiesen. Dies liegt daran, dass wenn die Temperatur der festen Lösung niedrig ist, der während des Erhitzens gebildete Austenit ungleichmäßig ist und die gelösten Legierungscarbide minimal sind und nach dem Löschen zu einer geringeren Martensithärte führen. Wenn die Temperatur der soliden Lösung hoch ist, werden die Körner grober und mehr Legierungscarbide lösten sich in Austenit auf, wodurch die Stabilität von Austenit erhöht und den Martensit -Transformationspunkt gesenkt wird. Infolgedessen nimmt die Menge an Martensit nach dem Löschen ab, die Menge an Restaustenit nimmt und die Härte ab. Zusätzlich können übermäßig hohe Heiztemperaturen zu einem höheren Ferritgehalt in der festen Lösungsstruktur führen, was den endgültigen Stärkungseffekt beeinflusst. Daher ist es wichtig, die entsprechende Temperatur zur Behandlung von fester Lösung auszuwählen, um die gewünschten Eigenschaften sicherzustellen. Aufgrund des Vorhandenseins von Chrom und Nickel in 17-4PH-Stahl kann es beim Kliregeltern Martensit bilden. Um jedoch eine feinere feste Lösungsstruktur, eine bessere Stärkung und eine verbesserte Duktilität und Zähigkeit zu erreichen, wird in der Produktion üblicherweise die Ölkühlung eingesetzt. Die Mikrostruktur nach Lösungsbehandlung besteht aus kohlenstoffarmen bainitischen Platten mit übersättigten Kupfer und Niob. Manchmal kann aufgrund unzureichender Löschen oder übermäßig hohen Heiztemperaturen eine geringe Menge an Rest -Austenit und Ferrit verbleiben.

17-4PH-Stahl sollte nach der erforderlichen Leistung mit Wärme behandelt werden, wobei die Heiztemperatur und die Haltezeit entsprechend bestimmt werden. Studien haben gezeigt, dass nach der Lösungsbehandlung bei 1040 ° C, wenn die Alterungstemperatur zunimmt, martensitische Strukturen Temperierung unterzogen werden und sich kontinuierlich ausfällt. Bei 450 ℃ beginnen Kupfer- und Niob -Niederschläge zu bilden. Um 470-480 ℃ sind die Niederschläge fein und in den Körnern weit verbreitet, was zu der höchsten Härte des Materials führt. Wenn die Alterungstemperatur weiter steigt, nimmt die Härte und Festigkeit ab, während Plastizität und Zähigkeit zunehmen. Da die Veränderungen in Härte und Festigkeit ähnliche Muster folgen, sollte die Alterungstemperatur für Teile mit spezifischen Anforderungen an Härte und Stärke strikt kontrolliert werden, um die Nutzungsanforderungen zu erfüllen. Die Veränderungen der Festigkeit und der Plastizität während des Alterungsprozesses von 17-4PH-Stahl ähneln denen in 0CR15NI5CU2TIC-Niederschlagshärtung aus rostfreiem Stahl. Das Altern über 510 ℃ wird als überalterlich angesehen. Hou Kai et al. Untersuchte die Auswirkungen von 17-4PH-Stahl unter überläufigen Bedingungen und stellte fest, dass sich die Auswirkungen des Materials mit zunehmender Alterungstemperatur allmählich verbessert. Um die volle Bildung von Niederschlägen und effektivem Altern zu gewährleisten, sollte die Haltezeit bei der Alterungstemperatur im Allgemeinen nicht weniger als 4 Stunden betragen, gefolgt von der Luftkühlung. Bei der gleichen Alterungstemperatur führen unterschiedliche Haltezeiten zu unterschiedlichen endgültigen Eigenschaften. Abbildung 1 zeigt die Härtekurve von 17-4PH Stahl bei 350 ℃ Alterungstemperatur mit den Änderungen im Laufe der Zeit. Es ist offensichtlich, dass die Härte der Proben mit zunehmender Haltezeit allmählich zunimmt. Im frühen Stadium der alternden Behandlung ist die Zunahme der Härte relativ langsam; Nach 6000 h Altern beschleunigt sich die Zunahme der Härte; Ungefähr 9000 Stunden Altern erreicht die Härte ihren Höhepunkt; Nach diesem Punkt beginnt die Härte, wenn sich die Alterungszeit weiter verlängert, schnell ab. Peng Yanhua et al. führte eine detaillierte Studie über die Beziehung zwischen Langzeitalterung und Zugeigenschaften von 17-4PH-Stahl durch. Die Ergebnisse zeigen, dass nach 350 ° C des langfristigen Alterns die Ertragsfestigkeit und die Zugfestigkeit mit einer verlängerten Alterungszeit zunehmen, während die Verringerung der Fläche und der Dehnung abnimmt. Die Bruchoberfläche überträgt von fein zu groben Grubenstrukturen. Die Studie ergab auch, dass sich nach Langzeitalterung die Mikrostruktur von 17 bis 4ph Stahl ändert, wobei die spinodale Zersetzung an Korngrenzen begann, und die ausgefällten ε-CU-Partikel allmählich wachsen und eine kleine Menge umgekehrter Transformations-Austenit. Wenn sich die Alterungszeit erstreckt, verschiebt sich die spinodale Zersetzung allmählich von Korngrenzen in die Körner, und eine große Anzahl orientierter fein G -Phasen fällt in der Matrix aus, während die Matrixstruktur bainitisch bleibt. Das Verspritzungsverhalten von 17-4PH-Stahl unter 350 ℃ Langzeitalterung wurde unter Verwendung der oszillographischen Auswirkungsmethode untersucht. Der oszillographische Impact-Test liefert verschiedene transiente Informationen über die Energiezeit-, Lade- und Ablenkzeit des Verformungs- und Frakturprozesses während der Auswirkung der Probe, die für das Verständnis des Verformungs- und Frakturverhaltens von Materialien unter dynamischen Belastungsbedingungen wesentlich ist. Die Ergebnisse zeigen, dass die Crack-Initiationsarbeit (EI), die Rissausbreitungsarbeiten (EP), die Gesamtwirkung (ET) und die dynamische Frakturzähigkeit (Kind) von 17 bis 4PH Stahlabnahme mit der Verlängerung der langfristigen Alterungszeit bei 350 ℃ abnehmen

Die herkömmliche Wärmebehandlung für 17-4PH Edelstahl beinhaltet Lösung und Alterung. Jüngste Studien haben gezeigt, dass die Durchführung einer Anpassungsbehandlung vor dem Altern die mechanischen und Korrosionsresistenzeigenschaften des Materials signifikant verändern kann. Der Zweck dieser Anpassungsbehandlung besteht darin, die MS- und MF -Transformationspunkte des Stahls anzupassen, weshalb sie auch als Phasentransformationsbehandlung bekannt ist. Nach der Zugabe der Anpassungsbehandlung verdoppelt sich die Auswirkungen des Materials bei derselben Lösung und den Alterungstemperaturen mehr als verdoppelt, und seine Korrosionsbeständigkeit wird ebenfalls signifikant verbessert. Yang Shiwei und Kollegen verwendeten Methoden wie chemisches Eintauchen, Polarisationskurven, cyclische Polarisationskurven und elektrochemische Impedanz zur Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit von 17-4PH-Stahl in künstlichem Meerwasser unter Bedingungen der Lösungalterung und der Lösung + Anpassung + Anpassung + Alterung. Die Studie ergab, dass nach 17-4PH Edelstahl eine Anpassungsbehandlung unterzogen wird, gefolgt von dem Altern, dem Selbstkorrosionspotential und dem Potentialpotential, während die jährliche Korrosionsrate abnimmt, wodurch die Korrosionsbeständigkeit der Meerwasser im Vergleich zu direkt gealterten Proben signifikant verbessert wurde. Dies liegt daran, dass die Anpassungsbehandlung effektiv die Bildung von Chromarbenflächen verhindert, die für die Aufrechterhaltung einer guten Korrosionsbeständigkeit von entscheidender Bedeutung sind. Darüber hinaus wird die Martensitstruktur feiner und verbessert die Gleichmäßigkeit der Mikrostruktur des Materials. Die Mikrostrukturen nach dem Altern und der Lösung und der Lösung + Einstellung + Alterung sind in Abbildung dargestellt

2. Es ist ersichtlich, dass die Mikrostruktur nach der Anpassungsbehandlung klarere Korngrenzen, einheitlich feine Martensitplatten und eine klare Orientierungsbeziehung aufweist. Im Gegensatz dazu zeigt die Mikrostruktur nach der Altern des Lösungsalters grobe Martensitplatten und eine große Menge weißer Niederschläge an den Korngrenzen. Nach der Anpassungsbehandlung erbt die martensitische Struktur "genetisch" die Eigenschaften der Miniaturisierung im angepassten Zustand. Die Korngrenzen sind mit einem Netzwerk verbunden, und die Körner, die hauptsächlich aus Martensit- und Residual -Austenit bestehen, werden darin eingekapselt. Diese Art von Struktur hängt mit der Produktion von mehr Reverse -Transformations -Austenit in Stahl zusammen.

Viele Forscher haben auch die Auswirkungen der Anpassung der Verarbeitungszeit und -temperatur untersucht. Die Studien ergaben, dass die Anpassungen an Zeit und Temperatur einen begrenzten Einfluss auf die Mikrostruktur des Materials hatten, als die Anpassungszeit zunahm, die Martensitstruktur feiner und gleichmäßiger wurde. Mit zunehmender Verarbeitungstemperatur nahm die Stärke des Materials allmählich zu, aber ihre Plastizität und Zähigkeit nahmen ab. Nach der Anpassungsbehandlung von 816 ℃ nahm die Festigkeit des Materials mit zunehmender Alterungstemperatur allmählich ab, während seine Plastizität und Zähigkeit allmählich zunahm.

217-4PH Edelstahl-Wärmebehandlung Verstärkung Mechanismus.

Während der festen Lösungsbehandlung von 17-4PH martensitischen Edelstahl löst sich Kupfer und Niobium in die Austenitkörner auf. Nach dem Abkühlen führt dieser Prozess zu einem übersättigten Martensit, der Kupfer und Niob enthält, was zur ersten Stärkung führt. Während des Alterungsprozesses führen die übersättigten Elemente aus den Körnern aus, was zu einer zweiten Stärkung der Matrix führt. Dies ist der Hauptverstärkungsmechanismus für 17-4PH-Stahl.

Verschiedene Wärmebehandlungsprozesse können unterschiedliche Mikrostrukturen und Eigenschaften erzeugen, aber der Stärkungsmechanismus ist derselbe: Er hängt mit der Ausfällung von Niederschlägen zusammen. Die Verteilung von Niederschlägen wie ε-CU, NBC und M23C6 variiert und führt zu unterschiedlichen Materialeigenschaften. In ausfällighärteten Legierungen wird die Ertragsfestigkeit durch die Auswirkung der Verstärkungsphasen auf Versetzungen bestimmt. Wenn die Verstärkungsphasenpartikel extrem fein sind und verteilt sind, bilden sie eine dichte Schicht, die Versetzungslinien blockiert und verhindert, dass sie diese Partikel durchlaufen, wodurch die Ertragsfestigkeit der Legierung erhöht und letztendlich Verspritzung verursacht wird. Umgekehrt können Versetzungen diese Partikel entsprechend dem OWRRONE -Mechanismus umgehen, wodurch die Verstärkung der Verstärkungsphase größer und weniger dicht verteilt ist, wodurch die Verstopfung der Versetzungslinie verhindern und die Ertragsfestigkeit der Legierung verringert werden. Aus diesem Grund sind die ε-Cu-Partikel in der inversen Transformation Austenit im Alter von 17 bis 4PH Stahl, wenn es viele inverse Transformationskörner gibt, feiner und spärlich verteilter als die in der Martensit, was nur wenig oder gar kein Obstruktion für Versetzungen liefert, was die Ertragsfestigkeit der Legierungen verringert. Im Allgemeinen behält 17-4PH-Stahl nach dem Löschen eine kleine Menge an Rest-Austenit bei, bei denen es sich um sehr feine Partikel handelt, die zum Kern der inversen Transformations-Austenit während des Temperierens werden. Daher wird das inverse Transformations -Austenit während des Alterns desto inverse Transformation erzeugt. Wenn der Inhalt der Elemente, die die Martensitbildung (wie C) in der Legierung fördern, abnimmt, während der Inhalt von Elementen, die Austenit stabilisieren (wie n), zu hoch sind, bildet sich die Residuen -Austenit nach dem Löschen und mehr umgekehrte Transformation. Austenit wird nach der Memperierung bilden, wodurch die Ertragskraft der Ertragskraft des Alllochs die Ertragskraft des Alllochs reduziert wird. Mit zunehmender Alterungstemperatur beginnt sich die Reverse -Transformation zu bilden und zu wachsen. Daher ist es für Materialien mit Festigkeitsanforderungen wichtig, einen angemessenen Wärmebehandlungsprozess zu entwickeln und die Menge der Reverse -Transformation Austenit in der Mikrostruktur streng zu steuern. ε-Cu ist die primäre Stärkungsphase in 17-4ph Stahl. In den letzten Jahren hat die Forschung zu ihrer Morphologie zugenommen. Das Ausland begann früher, während die Inlandsforschung, insbesondere in der Harbin Turbine Factory, gründlicher war. Es wurde allgemein angenommen, dass "in allen Fällen ε-Cu sphärisch ist". Die Harbin-Turbinenfabrik stellte jedoch fest, dass ε-Cu-Phasen aus der martensitischen Matrix glatte kurze Stäbe sind, während diejenigen, die aus Austenit (Reverse-Transformation-Austenit) ausgefällt wurden, kugelförmig sind. Dies liegt daran, dass sowohl Austenit- als auch ε-Cu-Phasen Gesichts-kubische Gitter haben und ihre Grenzflächenenergie sehr niedrig ist, was zu kugelförmigen ε-Cu-Phasen führt. Im Gegensatz dazu hat Martensit ein körperzentriertes kubisches Gitter, das sich signifikant von dem Gesichts-kubischen Kubikgitter von ε-Cu-Phasen unterscheidet, was zu einer hohen Grenzflächenenergie und einer stäbeartigen ε-Cu-Phasen führt. Zhang Hongbin et al. Untersuchte auch die Morphologie von ε-Cu-Phasen in 17-4ph Stahl und fand heraus, dass die aus der martensitischen Matrix ausfällung ε-Cu-Phasen nahezu kugelförmig sind