Viden

Varmebehandlingsforstærkningsmekanismen for 17-4PH rustfrit stål

Under opløsningsbehandlingen af ​​17-4PH martensitisk rustfrit stål opløses elementer som kobber og niobium i austenitkornene. Efter afkøling opnås overmættet kobber og niobiummartensit, hvilket opnår den første forstærkning. Derefter, under ældningsprocessen, udfældes de overmættede kobber- og niobiumelementer i kornene, hvilket giver den anden forstærkning af matrixen. Dette er den primære forstærkningsmetode for 17-4PH stål.

Forskellige varmebehandlingsprocesser kan resultere i forskellige mikrostrukturer og egenskaber, men forstærkningsmekanismen er den samme, hvilket er relateret til udfældning af faser. Fordelingen af ​​ε-Cu, NbC, M23C6 og andre udfældede faser varierer, og det samme gælder materialets ydeevne. Flydespændingen for udfældningshærdede legeringer bestemmes af de udfældte fasers interaktion med dislokationer. Når de udfældede fasepartikler er ekstremt fine og spredte og tæt fordelt, vil dislokationslinjerne blive blokeret og ude af stand til at passere gennem disse partikler, hvorved legeringens flydespænding øges og i sidste ende fører til legeringens sprødhed. Når de udfældede fasepartikler er relativt store og spredt fordelt, kan dislokationer omgå disse udfældede fasepartikler i henhold til Orowan-mekanismen, og dislokationslinjerne vil ikke længere være blokeret, hvilket resulterer i et fald i legeringens flydespænding. Når der derfor er en stor mængde omvendt transformeret austenit i det ældede 17-4PH stål, har de på grund af de større ε-Cu-partikler i den omvendte transformerede austenit sammenlignet med dem i martensitten og deres mere sparsomme fordeling ringe eller ingen hindring for dislokationer, hvilket reducerer legeringens flydespænding. Generelt set har 17-4PH stål en lille mængde austenit tilbage efter bratkøling. Disse tilbageholdte austenitpartikler er meget små og bliver kernen i omvendt transformeret austenit under anløbning. Derfor, jo mere austenit der tilbageholdes i legeringen, desto mere omvendt transformeret austenit vil der genereres under ældningen. Når indholdet af elementer, der fremmer dannelsen af ​​martensit (såsom C), i legeringen er lavt, og indholdet af austenitstabiliserende elementer (såsom N) er for højt, vil der derfor være mere austenit tilbage efter bratkøling og mere omvendt transformeret austenit efter anløbning, hvorved legeringens flydespænding reduceres. Samtidig, når ældningstemperaturen stiger, begynder omvendt transformeret austenit at dannes og vokse, hvilket resulterer i en stigning i mængden af ​​​​tilbageholdt austenit ved stuetemperatur og et fald i styrke. Derfor bør varmebehandlingsprocessen for materialer med styrkekrav formuleres rimeligt, og mængden af ​​omvendt transformeret austenit i mikrostrukturen bør kontrolleres strengt. ε-Cu er den primære forstærkningsfase i 17-4PH stål. I de senere år er der blevet forsket i dens morfologi i stigende grad. Tidligere troede man generelt, at "ε-Cu er sfærisk i alle tilfælde". Forskning har imidlertid vist, at ε-Cu-fasen, der udfældes fra martensitmatrixen, er glat og kort stavformet, mens ε-Cu-fasen, der udfældes fra austenit (omvendt transformationsaustenit), er sfærisk. Dette skyldes, at både austenit og ε-Cu-fasen har et fladecentreret kubisk gitter, og grænsefladeenergien mellem dem er meget lille, så den udfældede ε-Cu-fase er sfærisk. Martensit har et kropscentreret kubisk gitter, og gitterforskellen i forhold til den fladecentrerede kubiske ε-Cu-fase er stor, så grænsefladeenergien mellem dem er høj, og den udfældede ε-Cu-fase er stavformet. Zhang Hongbin et al. undersøgte også morfologien af ​​ε-Cu-fasen i 17-4PH stål. De fandt, at ε-Cu-fasen, der udfældes fra martensitmatricen, er næsten sfærisk, fint dispergeret og tilfældigt fordelt og har en stærk interaktion med dislokationer. Efterhånden som ældningstemperaturen stiger, øges partikelstørrelsen, og interaktionen med dislokationer svækkes. Imidlertid er den ε-Cu-fase, der udfældes fra den omvendte transformationsaustenit, relativt stor, glat og kort stavformet, orienteret vinkelret på hinanden, og ε-Cu med samme orientering har en tendens til at arrangere sig lineært med bestemte intervaller. Når dens partikelstørrelse er lille, har den en svag interaktion med dislokationer. Efterhånden som ældningstemperaturen stiger, øges dens partikelstørrelse, og den har slet ingen interaktion med dislokationer. Zhang Hongbin et al. undersøgte forstærkningsmekanismen ud fra morfologien af ​​ε-Cu og konkluderede i sidste ende, at den overdrevne mængde af omvendt transformeret austenit eller tilbageholdt austenit i 17-4PH stål er den grundlæggende årsag til faldet i flydespændingen for dette stål.

 

Konklusion

Udfældningshærdende rustfrit stål har fordelene ved høj styrke og god korrosionsbestandighed. Dets korrosionsbestandighed er ikke kun relateret til den kemiske sammensætning, men også til varmebehandlingen, og varmebehandling er nøglen til at justere dets ydeevne. Opløsningstemperaturen vælges generelt til 1040 ℃. Både for høje og for lave temperaturer vil påvirke dets ydeevne. Ældningsbehandling kan forbedre dets omfattende mekaniske egenskaber. Baseret på den traditionelle proces kan tilføjelse af justeringsbehandling forfine martensitmatrixstrukturen og forbedre materialets korrosionsbestandighed.

Både indenlandske og udenlandske forskere har udført nogle undersøgelser af forstærkningsmekanismen i 17-4PH rustfrit stål og opnået nogle resultater. Det antages generelt, at det er relateret til udfældningen af ​​ε-Cu, og materialets styrke bestemmes af interaktionstilstanden mellem de forstærkende relative dislokationslinjer. Analysen af ​​ε-Cu's morfologi er dog ikke den samme. Generelt set er forskningen i varmebehandlingsprocessen for 17-4PH stål allerede ret moden. I den faktiske produktion kan varmebehandlingsprocessen vælges i henhold til de specifikke arbejdsforhold for at opnå den krævede ydeevne.

 

Vigor har stor erfaring med produktion af 17-4PH og efterbehandling. Hvis du har spørgsmål, ønsker, behov for udvikling af nye dele eller forbedring af din forsyningskæde, er du velkommen til at kontakte os. info@castings-forging.com