高碳马氏体不锈钢440C的热处理工艺
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从 图３～ 图５金相 组 织 上 看 ，该 出 力轴 断 裂部 位 为 调 质 加 热 不 充 分 的 组 织 ，存 在 大 量 的游 离 铁 素
体 ，属 调 质 淬 火 加 热 温 度 不 足 所 致 ， 因而 此 处 强 度 、硬 度均 相 对较 低 ，从 断裂 位 置 看 ，断 裂 部 位 存 在 结 构 上 的 变 化 ，并 且 由 图５可知 ，该 出 力轴 沿 纵 向呈 明 显的 带 状偏 析 状 态 ，说 明调 质淬 火 前 的 正 火 不 充 分 ，预 备 热 处 理 组 织 不 均 匀 ； 由 图６可 知 ，该 出力轴 淬火 组 织 为细 小 的 马 氏体 ，说 明该 出 力轴局 部 淬 火温 度 、冷 却速 度 合 理 ，但 从 硬 度 角度 看 ，回 火 温 度 不够 。
３．结语 综 上所 述 ，从 理化 检 验 的 各 项结 果 看 ，该 出 力 轴 的 化 学成 分 及 热处 理 过 程 均存 在 着 严 重 问题 ，造 成 了整个零件 力学性能不均匀 ，内部存在严重的组 织 应 力 ，加之 结 构 上 的变 化 也 存 在相 对 薄 弱环 节 ， 在外力作用下强度较低的部位最易发生脆性 断裂 。
寸选 择 预 热 段 数 ，小 零 件 可 只 采用 一 段 预 热 。为 防 止脱碳 ，淬火加 热可使用真空炉，淬火冷却介质应 使用油 ，该钢合金化程度高 ，淬透性好 ，且碳含量 高 ，冷速过快 易开 裂 ；淬 火冷却速度太慢 ，则 ｖ 含量 增 多 。
１．合金成 分 ４４０Ｃ钢 的 化 学 成 分 见 表 １，采 用 湿 化 学 法 测
定
表 １ 不锈钢４４００的化学成分 （质量分数 ） （％）
２．热 处 理 工 艺 ４４０Ｃ不锈 钢 的 热处 理 工 艺主 要 有 退 火 、淬 火 、 冷 处 理 和 回火 。 在Ｆｅ—Ｃ—Ｃｒ三 元 相 图 中 ，１７％Ｃｒ含 量 截 面 上 ，其Ａｃ１约 为 ８１５℃ ， ｃ３约 为 ８４０℃ ，Ａｒ 约 为 ７４０℃ ，Ａｒ 约 为 ７６５℃ ，热 处 理 工 艺 的 制订 应 以 此为 依 据 。
表２ 不锈￣４４０Ｃ的脱碳允许值 直径／ｒａｍ ＜７ ｌ ７＜妒≤ｌ０『１ｏ＜ ≤２ｏ ＞２Ｏ 脱碳深度／ｍｍ ０．０５ １ ０．０８ ｌ ０．１０ ０．１５
（１）淬 火 淬火温度 的选择最主要影 响因素 是残 留奥氏体 （Ｙ ）含量。淬火温度较低 时 ，溶 入奥 氏体基体的碳化物较 少 ，Ｍｓ点高 ，淬火后 Ｙ 少 ，但 由于碳化物溶解较 少 ，易造成组织不均匀的 情况 ，特别是当莱 氏体碳 化物 出现偏析时。淬火温 度 较 高 时 ，碳 化 物 溶 解 充 分 ，此 时 Ｙ相 很 稳 定 ， Ｍ ｓ点 下 降 ，淬 火 后 易 造 成 Ｙ 过 多 ，淬 火 硬 度 降 低 。淬 火 温 度和 硬 度 的关 系见 图 １。
（３）冷 处 理 降 温至 一１ ００。Ｆ±２０。Ｆ （一 ７３℃ ±１ １℃ ） ，保 温 ２ｈ，升温 至 室温 。
（４） 回火 根 据 技 术 要 求 选 择 不 同 的 回火 温 度 ，至 少两 次 回火 ，回火 之 间可 进 行 冷处 理 。
３．热处理 原理 ４４０Ｃ含碳量高 ，热处理过程 中一定要防止脱碳 或增碳 ，表面脱碳严重将会影响到硬度和耐磨性 ， 脱 碳 深 度允 许 值 见表 ２。
ｌ常规热处理 ｅａｔ－ｔｒｅａｔ－
高碳马氏体不锈钢４４０Ｃ的热处理工艺
４６
航天精 工有限公 司 （天津 ３００３００） 叶文君 胡 隆伟 王 Ｊ
４４０Ｃ是一种高碳、高铬的马氏体不锈钢 ，其碳 含量 （质量 分数 ）达到 １％左右 ，为提高耐蚀性 ， 在 Ｃｒｌ ３型不 锈 钢 的 基础 上 ，将铬 含 量 增加 到 １７％ ， 经 过 热处 理 强 化 可获 得 很 高 的 强度 和 硬度 ，在 各 类 不 锈 钢 中是 最 高 的 。 由于 其 高碳 、高铬 的特 性 ，热 处 理 后碳 化 物 数 量 多 ，耐 磨性 好 ， 同时耐 蚀 性 也 较 好 。４４０Ｃ主要 用 于 一 些 有 高 硬 度 、耐 磨 和 耐 蚀 性 要 求 的零 件 ，如 轴 承 、轴 瓦 、 喷嘴 和 阀座 等 。该 钢 含碳 量 高 ，生 产 时 可能 会 遇 到 脱碳 、淬 裂和 残 留奥 氏体等问题 ，是较难进行热处理的钢种。本文主要 介 绍４４０Ｃ的 热 处理 工 艺 及其 原 理 。
图５ Ｄ位 置横截面组织形貌 图６ 淬硬层组织形貌 ２．分 析 从 化 学成 分 、硬 度 检测 结 果 可 以 看 出 ，该 出力
轴的化学成分 中ｃｒ含量略高于上限 ；该零件的硬度 也不均匀 ，图ｌ中同一轴颈位置 ，硬度竞存在着 明 显差 异 ，部 分 区域 呈 现 偏高 的 淬 火 硬度 ，属 热处 理 不 当造 成 。
ＭＷ （２【）ｌ３０９１ ８）
造 争蔼 工
Ｉ常规热处理 ｅａｔ－ｔｒｅａｔ－
２５５ＨＢＷ 以下 。 去 应 力 退 火 工 艺 为 １ ２５０Fra Baidu bibliotek １ ３５０。Ｆ （６７７～
７３２℃）保温 ，保温时 间根据工件最大截面 厚度确 定 ，空冷 或 炉 冷 。
（２）淬火 ４４０Ｃ的淬火应安排预热 ，大 工件 推 荐 两 段预 热 ，工 艺 如 下 ：８００℃预 热 ３０ｍｉｎ，升 温至１０００￣第二段预热３０ｍｉｎ，升温至 １０５２℃保温 ３０ｍｉｎ，油淬 ，小 工件可不进行第二段预热 。淬火 后 硬 度应 ≥５８ＨＲＣ。
（１）退 火 ４４０Ｃ的 退 火 又 分 为 普 通 退 火和 去 应 力退 火 （又称 亚 临 界 退 火 ） 。 普 通 退 火 工 艺 为 ｌ６５０。Ｆ （８９９℃ ）保 温 ，保 温 时 间 根 据 工 件 最 大 截 面 厚 度 确 定 ，然 后 以 低 于 ５０。Ｆ （２８℃ ）／ｈ的 速 度 冷 却 至 １１００。Ｆ （５９３℃ ） ，空 冷 。退 火 后 硬 度 应 在
体 ，属 调 质 淬 火 加 热 温 度 不 足 所 致 ， 因而 此 处 强 度 、硬 度均 相 对较 低 ，从 断裂 位 置 看 ，断 裂 部 位 存 在 结 构 上 的 变 化 ，并 且 由 图５可知 ，该 出 力轴 沿 纵 向呈 明 显的 带 状偏 析 状 态 ，说 明调 质淬 火 前 的 正 火 不 充 分 ，预 备 热 处 理 组 织 不 均 匀 ； 由 图６可 知 ，该 出力轴 淬火 组 织 为细 小 的 马 氏体 ，说 明该 出 力轴局 部 淬 火温 度 、冷 却速 度 合 理 ，但 从 硬 度 角度 看 ，回 火 温 度 不够 。
３．结语 综 上所 述 ，从 理化 检 验 的 各 项结 果 看 ，该 出 力 轴 的 化 学成 分 及 热处 理 过 程 均存 在 着 严 重 问题 ，造 成 了整个零件 力学性能不均匀 ，内部存在严重的组 织 应 力 ，加之 结 构 上 的变 化 也 存 在相 对 薄 弱环 节 ， 在外力作用下强度较低的部位最易发生脆性 断裂 。
寸选 择 预 热 段 数 ，小 零 件 可 只 采用 一 段 预 热 。为 防 止脱碳 ，淬火加 热可使用真空炉，淬火冷却介质应 使用油 ，该钢合金化程度高 ，淬透性好 ，且碳含量 高 ，冷速过快 易开 裂 ；淬 火冷却速度太慢 ，则 ｖ 含量 增 多 。
１．合金成 分 ４４０Ｃ钢 的 化 学 成 分 见 表 １，采 用 湿 化 学 法 测
定
表 １ 不锈钢４４００的化学成分 （质量分数 ） （％）
２．热 处 理 工 艺 ４４０Ｃ不锈 钢 的 热处 理 工 艺主 要 有 退 火 、淬 火 、 冷 处 理 和 回火 。 在Ｆｅ—Ｃ—Ｃｒ三 元 相 图 中 ，１７％Ｃｒ含 量 截 面 上 ，其Ａｃ１约 为 ８１５℃ ， ｃ３约 为 ８４０℃ ，Ａｒ 约 为 ７４０℃ ，Ａｒ 约 为 ７６５℃ ，热 处 理 工 艺 的 制订 应 以 此为 依 据 。
表２ 不锈￣４４０Ｃ的脱碳允许值 直径／ｒａｍ ＜７ ｌ ７＜妒≤ｌ０『１ｏ＜ ≤２ｏ ＞２Ｏ 脱碳深度／ｍｍ ０．０５ １ ０．０８ ｌ ０．１０ ０．１５
（１）淬 火 淬火温度 的选择最主要影 响因素 是残 留奥氏体 （Ｙ ）含量。淬火温度较低 时 ，溶 入奥 氏体基体的碳化物较 少 ，Ｍｓ点高 ，淬火后 Ｙ 少 ，但 由于碳化物溶解较 少 ，易造成组织不均匀的 情况 ，特别是当莱 氏体碳 化物 出现偏析时。淬火温 度 较 高 时 ，碳 化 物 溶 解 充 分 ，此 时 Ｙ相 很 稳 定 ， Ｍ ｓ点 下 降 ，淬 火 后 易 造 成 Ｙ 过 多 ，淬 火 硬 度 降 低 。淬 火 温 度和 硬 度 的关 系见 图 １。
（３）冷 处 理 降 温至 一１ ００。Ｆ±２０。Ｆ （一 ７３℃ ±１ １℃ ） ，保 温 ２ｈ，升温 至 室温 。
（４） 回火 根 据 技 术 要 求 选 择 不 同 的 回火 温 度 ，至 少两 次 回火 ，回火 之 间可 进 行 冷处 理 。
３．热处理 原理 ４４０Ｃ含碳量高 ，热处理过程 中一定要防止脱碳 或增碳 ，表面脱碳严重将会影响到硬度和耐磨性 ， 脱 碳 深 度允 许 值 见表 ２。
ｌ常规热处理 ｅａｔ－ｔｒｅａｔ－
高碳马氏体不锈钢４４０Ｃ的热处理工艺
４６
航天精 工有限公 司 （天津 ３００３００） 叶文君 胡 隆伟 王 Ｊ
４４０Ｃ是一种高碳、高铬的马氏体不锈钢 ，其碳 含量 （质量 分数 ）达到 １％左右 ，为提高耐蚀性 ， 在 Ｃｒｌ ３型不 锈 钢 的 基础 上 ，将铬 含 量 增加 到 １７％ ， 经 过 热处 理 强 化 可获 得 很 高 的 强度 和 硬度 ，在 各 类 不 锈 钢 中是 最 高 的 。 由于 其 高碳 、高铬 的特 性 ，热 处 理 后碳 化 物 数 量 多 ，耐 磨性 好 ， 同时耐 蚀 性 也 较 好 。４４０Ｃ主要 用 于 一 些 有 高 硬 度 、耐 磨 和 耐 蚀 性 要 求 的零 件 ，如 轴 承 、轴 瓦 、 喷嘴 和 阀座 等 。该 钢 含碳 量 高 ，生 产 时 可能 会 遇 到 脱碳 、淬 裂和 残 留奥 氏体等问题 ，是较难进行热处理的钢种。本文主要 介 绍４４０Ｃ的 热 处理 工 艺 及其 原 理 。
图５ Ｄ位 置横截面组织形貌 图６ 淬硬层组织形貌 ２．分 析 从 化 学成 分 、硬 度 检测 结 果 可 以 看 出 ，该 出力
轴的化学成分 中ｃｒ含量略高于上限 ；该零件的硬度 也不均匀 ，图ｌ中同一轴颈位置 ，硬度竞存在着 明 显差 异 ，部 分 区域 呈 现 偏高 的 淬 火 硬度 ，属 热处 理 不 当造 成 。
ＭＷ （２【）ｌ３０９１ ８）
造 争蔼 工
Ｉ常规热处理 ｅａｔ－ｔｒｅａｔ－
２５５ＨＢＷ 以下 。 去 应 力 退 火 工 艺 为 １ ２５０Fra Baidu bibliotek １ ３５０。Ｆ （６７７～
７３２℃）保温 ，保温时 间根据工件最大截面 厚度确 定 ，空冷 或 炉 冷 。
（２）淬火 ４４０Ｃ的淬火应安排预热 ，大 工件 推 荐 两 段预 热 ，工 艺 如 下 ：８００℃预 热 ３０ｍｉｎ，升 温至１０００￣第二段预热３０ｍｉｎ，升温至 １０５２℃保温 ３０ｍｉｎ，油淬 ，小 工件可不进行第二段预热 。淬火 后 硬 度应 ≥５８ＨＲＣ。
（１）退 火 ４４０Ｃ的 退 火 又 分 为 普 通 退 火和 去 应 力退 火 （又称 亚 临 界 退 火 ） 。 普 通 退 火 工 艺 为 ｌ６５０。Ｆ （８９９℃ ）保 温 ，保 温 时 间 根 据 工 件 最 大 截 面 厚 度 确 定 ，然 后 以 低 于 ５０。Ｆ （２８℃ ）／ｈ的 速 度 冷 却 至 １１００。Ｆ （５９３℃ ） ，空 冷 。退 火 后 硬 度 应 在