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不锈钢渗氮+整体淬火

来源:博创兴(博创兴金属整理发布)   时间:2021-10-16

在谈到不锈钢渗氮热处理时,曾指出为保证渗氮效果,作为渗氮的预备处理,对氮化材料应进行预先热处理。对于马氏体不锈钢,渗氮前的预先热处理通常采用调质处理,即淬火后高温回火处理。现在这里讲的渗氮+整体淬火则是以提高零件功能效果为目标的复合热处理。

用马氏体钢制作有高强度、耐磨、耐疲劳要求的零件时,需对零件进行整体淬火后再低温回火。众所周知,马氏体不锈钢淬火冷却时,表面层先冷却到马氏体转变点M s以下,先发生马氏体转变,此时,表面组织转变层会发生体积膨胀,心部仍处于奥氏体状态,体积没有变化,这使得表面受压应力,心部受拉应力,而当零件继续冷却时,心部温度降低到M s点,开始发生马氏体转变,先已冷却并发生转变的表层已处于冷硬状态,这时,心部由于组织转变发生的体积膨胀受到限制,承受压应力,而表面承受拉应力,即淬火完成后,零件表面处于残留拉应力状态。这种残留拉应力将降低零件工作时的疲劳强度,降低零件的使用寿命。

如果在工件淬火之前,先进行渗氮处理,这时,零件表面层含有较高的氮量。氮元素对金属组织的影响类似于碳和镍,扩大了奥氏体相区,稳定了奥氏体,见图7-11,并且氮的这种作用相当于镍的20倍。

不锈钢渗氮+整体淬火

图7-11 氮对铁铬系平衡相图的影响

由于氮元素的作用奥氏体稳定性的增加,降低了马氏体转变点M s。这使零件表面(已渗氮部分)的M s远低于心部,在以后淬火冷却时,虽然表面层先冷却,但发生马氏体转变的时间却迟于心部,即已被渗氮的表面层比心部后发生马氏体转变,所以,最终零件的表面(已被渗氮再淬火部分)残留了压应力,这当然会提高零件的抗疲劳能力。有研究表明,先渗氮再淬火的零件可提高疲劳寿命3~6倍。如果零件渗氮、淬火后再进行冷处理,会进一步增加表面层的压应力,提高零件疲劳寿命的效果会更好。

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