Viden

17-4PH stål er et typisk martensitisk udfældningshærdende rustfrit stål, som har høj styrke og sejhed samt god korrosionsbestandighed. Efter opløsningsbehandling ved 1040 ℃ blev 17-4PH stål underkastet en enkelt ældningsbehandling ved henholdsvis 480 ℃ og 550 ℃ og derefter sekundær ældning ved 550 ℃ efter ældning ved 480 ℃. Materialets mekaniske egenskaber og mikrostrukturændringer under forskellige varmebehandlingsforhold blev detekteret. Resultaterne viser, at mikrostrukturen af ​​17-4PH stål efter opløsningsbehandling og ældning ved 480 ℃ er martensit, mens den efter ældning ved 550 ℃ er hærdet sorbit. Trækstyrken og flydespændingen for 17-4PH stål er højest ved ældning ved 480 ℃, men slagsejheden er relativt lav. Med stigende enkelt ældningstemperatur falder stålets styrke, og slagsejheden øges ved ældning ved 550 ℃. 17-4PH stål kan opnå bedre omfattende mekaniske egenskaber såsom styrke og slagfasthed efter opløsningsbehandling ved 1040 ℃ og ældning ved 550 ℃.

 

17-4PH er et martensitisk udfældningshærdende rustfrit stål med lavt kulstofindhold, højt nikkel- og kromindhold samt god korrosionsbestandighed. Det indeholder også en betydelig mængde legeringselementer såsom kobber og niobium, som udfældes under varmebehandling, hvilket styrker kornstrukturen og giver materialet høj styrke og hårdhed. Udfældningshærdende rustfrit stål opnår høj styrke og en vis korrosionsbestandighed ved at udfælde fine intermetalliske forbindelser og en lille mængde karbider under ældning. Derfor anvendes dette materiale i vid udstrækning inden for luftfart, kemi, fødevareindustrien og atomkraftindustrien, blandt andet. De vigtigste varmebehandlingsmetoder til 17-4PH stål er opløsningsbehandling og ældningsbehandling. Den mikrostruktur, der opnås efter opløsningsbehandling, er for det meste martensit med relativt høj styrke. Ældningsbehandling er en justeringsbehandling, og den nødvendige styrke og hårdhed af materialet kan opnås ved ældning ved forskellige temperaturer. Denne artikel undersøger virkningerne af forskellige ældningstemperaturer og -metoder på de mekaniske egenskaber og mikrostrukturen af ​​17-4PH stål efter opløsningsbehandling.

 

 

1. Eksperimentelle materialer og metoder

De 17-4PH stålprøver, der blev brugt i eksperimentet, var stålstænger med en specifikation på φ 60 mm × 200 mm. Den kemiske sammensætning er vist i tabel 1.

 

For at undersøge ændringerne i mekaniske egenskaber og mikrostruktur af 17-4PH stål under forskellige ældningstemperaturer blev prøverne underkastet opløsningsbehandling og ældningsbehandling ved forskellige temperaturer. 17-4PH rustfrit stål blev opløsningsbehandlet i en vakuumovn med en 1040℃ oliekøleproces, efterfulgt af tre forskellige ældningsmetoder: ældning ved 480℃ i 4 timer i luft; ældning ved 550℃ i 4 timer i luft; og ældning ved 480℃ i 4 timer i luft efterfulgt af ældning ved 550℃ i 4 timer i luft. Varmebehandlingsprocessen er vist i tabel 2.

 

Prøver blev taget fra φ 60 mm × 200 mm teststænger af 17-4PH stål, som har gennemgået tre forskellige varmebehandlingsprocesser for at fremstille træk-, metallografiske og slagprøveprøver. Trækprøver blev udført ved hjælp af en WDW-100E elektronisk trækprøvemaskine i overensstemmelse med GB/T 228.1—2010 "Metallic Materials - Tensile Testing - Part 1: Method of Test at Room Temperature". Slagprøver blev udført ved hjælp af en JB-300 slagprøvemaskine i overensstemmelse med GB/T 229—2020 "Metallic Materials - Charpy V-notch Impact Test". Metallografisk undersøgelse blev udført ved hjælp af et MR5000 metallografisk mikroskop for at undersøge mikrostrukturen og de mekaniske egenskaber af 17-4PH stål efter opløsningsbehandling og ved forskellige ældningstemperaturer. Ændringerne i egenskaber under forskellige processer blev analyseret.

 

 

2. Testresultater og analyse

2.1 Metallografisk struktur: Den metallografiske struktur af 17-4PH stål under forskellige forarbejdningsbetingelser blev observeret ved 500x forstørrelse ved hjælp af et metallografisk mikroskop. Efter opløsningsbehandling var matrixen af ​​17-4PH stål lægtemartensit med relativt grove korn og en relativt ensartet struktur, og der blev ikke observeret tætte korngrænseudfældninger, som vist i figur 1.

 

Efter en enkelt ældningsbehandling ved 480℃ består mikrostrukturen af ​​martensit og en lille mængde austenit. Der er mange fine sorte priklignende karbider på martensitten, som vist i figur 2.

 

Efter en primær ældning ved 480 ℃ efterfulgt af en sekundær ældning ved 550 ℃ er mikrostrukturen lægtemartensit, men kornene er relativt finere og mere jævnt fordelt, som vist i figur 3. Efter en primær ældningsbehandling ved 550 ℃ begynder martensiten at nedbrydes, og mange fine karbider udfældes langs korngrænserne, hvor mikrostrukturen er hærdet sorbit, som vist i figur 4. Når den primære ældningstemperatur stiger, og ældningstemperaturen når 550 ℃, begynder martensiten at nedbrydes, og mange fine karbider udfældes langs korngrænserne, hvor mikrostrukturen er hærdet sorbit, der bevarer martensitfasen.

 

2.2 Mekaniske egenskaber : Trækstyrkeegenskaberne og slagenergiabsorptionen ved -40 °C for 17-4PH stål efter opløsningsbehandling ved samme temperatur og ældningsbehandling ved forskellige temperaturer på 480 °C og 550 °C er vist i tabel 3.

 

Det fremgår af tabel 3, at under behandlingen ved den første ældningstemperatur ved 480 ℃ (proces 1) og den første ældningstemperatur ved 550 ℃ (proces 3) faldt trækstyrken fra 1420 MPa til 1185 MPa, flydespændingen faldt fra 1366 MPa til 1133 MPa, forlængelsen efter brud steg fra 13% til 15.5%, reduktionen af ​​areal steg fra 57% til 60%, og slagabsorptionsenergien ved -40 ℃ steg fra 13 J til 61.5 J. Under behandlingen ved den første ældningstemperatur ved 480 ℃ (proces 1) og den anden ældningstemperatur ved 550 ℃ efter den første ældningstemperatur ved 480 ℃ (proces 2) faldt trækstyrken fra 1420 MPa til 1118 MPa, flydespændingen faldt fra 1366 MPa til 1080 MPa, forlængelsen efter brud steg. fra 13% til 17% steg arealreduktionen fra 57% til 62%, og slagabsorptionsenergien ved -40℃ steg fra 13 J til 72.5 J. De mekaniske egenskaber af 17-4PH stål under behandlingen ved den første ældningstemperatur ved 480℃ og den anden ældningstemperatur ved 550℃ (proces 2) og den første ældningstemperatur ved 550℃ (proces 3) ændrede sig kun lidt. Men da den første ældningstemperatur steg fra 480℃ til 550℃, begyndte styrken af ​​17-4PH stål at falde, mens stålets sejhed forbedredes.

 

3. konklusion

1) Matrixen af ​​17-4PH stål er martensit efter opløsningsbehandling og ældning.

2) Når 17-4PH stål opløsningsbehandles ved 1040 ℃ og ældes ved 480 ℃, har det den højeste trækstyrke og flydespænding, men slagenergiabsorptionen ved -40 ℃ er relativt lav. Efterhånden som ældningstemperaturen stiger, viser både trækstyrken og flydespændingen en nedadgående tendens, mens brudforlængelsen, arealreduktionen og slagenergiabsorptionen stiger.

3) Under den samme opløsningsbehandlingsproces, når en sekundær ældning ved 550℃ tilføjes efter en primær ældning ved 480℃, falder både trækstyrken og flydespændingen for 17-4PH stål, men stålets sejhed forbedres. Der er ingen signifikant forskel i mekaniske egenskaber mellem en primær ældning ved 480℃ efterfulgt af en sekundær ældning ved 550℃ og en enkelt ældning ved 550℃.

4) 17-4PH stål opnår bedre omfattende mekaniske egenskaber efter opløsningsbehandling ved 1040 ℃ og en enkelt ældning ved 550 ℃. Derfor kan den passende varmebehandlingsmetode i den faktiske varmebehandlingsproduktion vælges baseret på de mekaniske egenskaber, der kræves af produktet.

 

Vigor har mere end 20 års erfaring med produktion og levering af OEM-støbegods, smedede dele og CNC-bearbejdede dele. Vi har stærke muligheder for forskellige varme- og efterbehandlinger. Hvis vi kan hjælpe med noget, er du velkommen til at kontakte os snart. info@castings-forging.com