時效工藝對S17400不銹鋼機械性能的影響

S17400不銹鋼具有高強度﹑沉淀硬化不銹鋼之一[1-3]，硬度高，塑性好，韌性好，耐腐蝕，加工性能好。S17400鋼還可以簡化加工工藝，降低制造成本。目前廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、石化、食品工業(yè)工業(yè)和造紙等領(lǐng)域。本文研究了時效過程S為了合理應(yīng)用這種鋼，17400不銹鋼的組織和性能影響提供參考。

實驗用S電渣重熔工藝冶煉17400不銹鋼，鍛造400mmx40mmx400mm試塊的化學成分如表1所示。固溶處理設(shè)備為RX3-45-12高溫箱式電阻爐，工藝1040℃保溫1.5h油冷。時效處理設(shè)備為RTX75-9低溫電阻爐，工藝為495~650℃保溫3h空冷。然后將樣品加工成50標距mm，直徑12的平行部分.5mm拉伸試樣，在RSA根據(jù)拉伸試驗機上的拉伸試驗機ASTMA拉伸實驗采用370鋼制商品力學性能標準試驗方法和定義。沖擊試樣為V形缺口試樣ZWick/Roell根據(jù)沖擊試驗機ASTMA沖擊試驗采用370《鋼鐵產(chǎn)品力學性能標準試驗方法與定義》。

圖1為經(jīng)1040℃495固溶處理495℃，580℃,620℃,650℃時效的S17400鋼的顯微組織。圖1顯示了不同溫度時效的處理S17400鋼的顯微結(jié)構(gòu)與淬火馬氏體和沉淀相基本相同，沉淀相隨著時效溫度的升高而增加。(a)可以看出,495℃時效處理的S17400鋼組織為馬氏體和沉淀相，沉淀相與基材保持共格。晶界，尤其是馬氏體，有一個清晰的邊界，晶體很小，分布很廣。(b)和圖1(c)說明,經(jīng)580~620℃時效處理的S17400鋼的組織為板條馬氏體，粗大的粒狀沉淀相沿晶體邊界或晶體邊界沉淀，多為s-Cu和NbC,不再與基材保持共格。(d)所示,650℃經(jīng)過時效處理后，板條馬氏體不再明顯，而且出現(xiàn)了二次馬氏體。

時效工藝對S17400不銹鋼機械性能的影響

圖2表示時效溫度對S17400不銹鋼機械性能的影響。從圖2可以看出，當時效溫度低于635℃當鋼的抗拉強度和屈服強度隨著時效溫度的升高而降低時，沖擊吸收能量增加；當時效溫度高于635℃隨著時效溫度的升高，抗拉強度、屈服強度和沖擊吸收能量增加；635℃時效的S17400不銹鋼室溫抗拉強度為860MPa,是495℃鋼的抗拉強度為0.7倍；屈服強度隨時效溫度的變化趨勢與抗拉強度相同，635℃鋼的屈服強度僅為685MPa。從圖2(b)可以看出，隨著時效溫度的變化，沖擊吸收能量與強度相反，635℃鋼的沖擊吸收能量為134J,是495℃鋼的3.35倍。

經(jīng)過時效處理S17400不銹鋼晶體和晶體邊界都有沉淀相。隨著時效溫度的升高，沉淀相逐漸粗化，馬氏體量逐漸增加。因此，當時的效果溫度低于635℃隨著時效溫度的升高，鋼的強度降低。S馬氏體轉(zhuǎn)變溫度為17400不銹鋼630℃時效溫度高于630℃將產(chǎn)生二次馬氏體，馬氏體體積將減少，因此時效溫度高于635℃同時，鋼的強度隨著時效溫度的提高而提高。

(1)S17400不銹鋼經(jīng)1040℃固溶處理和495℃時效處理后的組織多為馬氏體和沉淀相，沉淀相多為：-Cu相和NbC。

(2)S17400不銹鋼在635℃二次馬氏體出現(xiàn)于時效處理后。

(3)當時效溫度低于635℃隨著時效溫度的升高，S17400不銹鋼強度降低，沖擊韌性提高；當時效溫度高于635℃隨著時效溫度的升高，鋼的力學性能的變化趨勢則相反。