17-4PH roestvrij staal (ASTM) is een martensitisch neerslaggehard staal, gelijk aan de nationale norm 05Cr17Ni4Cu4Nb.Dit soort roestvrij staal heeft een laag koolstofgehalte en een hoog Ni- en Cr-gehalteBovendien bevat het staal hogere niveaus van legeringselementen zoals Cu en Nb.Deze legeringselementen kunnen verouderingshardingsfasen zoals ε-Cu veroorzaken.Vanwege deze voordelen wordt 17-4PH martensitisch neerslaghardend roestvrij staal veel gebruikt in de luchtvaart,lucht- en ruimtevaartDe mechanische eigenschappen van door neerslag gehard roestvrij staal worden aanzienlijk beïnvloed door de warmtebehandeling.Het conventionele warmtebehandelingsproces voor 17-4PH martensitisch neerslaghardend roestvrij staal omvat een oplossingbehandeling gevolgd door veroudering., die de sterkte, hardheid en corrosiebestandheid verbetert door de microstructuur aan te passen en de neerslag van fasen te regelen.Het onderzoek naar de warmtebehandelingsprocessen van roestvrij staal met 17-4PH is redelijk volwassenIn dit artikel worden de prestaties en mechanismen van verschillende warmtebehandelingsprocessen samengevat en kort beschreven.

Warmtebehandeling van roestvrij staal van 17-4PH

De transformatiepunt van martensite in roestvrij staal 17-4PH ligt boven kamertemperatuur.En zijn kracht is erg hoog geweest.De verschillende verouderingsbehandelingen op basis van oplossingbehandeling kunnen de sterkte van het materiaal verbeteren en voldoen aan de behoeften van verschillende productiepraktijken.

De chemische samenstelling (in massafractie,%) van roestvrij staal met 17-4PH is: ≤ 0,07C, ≤ 1,00Mn, ≤ 1,00Si, ≤ 0,023P, ≤ 0,03S,15.50~17.50Cr, 3.00~5.00Ni, 3.00~5.00Cu, 0.15~0.45Nb.Het versterkingsproces wordt bereikt door gebruik te maken van de oplosbaarheid van deze elementen.Wanneer roestvrij staal van 17-4 PH tot de temperatuur van austenite wordt verwarmd, is dit te wijten aan de hogere oplosbaarheid in austenite en de lagere oplosbaarheid in martensite.het vormt bij afkoeling tot martensittemperatuur een oververzadigde martensitische structuur met koper en niobiumMartensite zelf heeft een hoge sterkte en taaiheid, waardoor een zekere mate van versterking wordt bereikt.het in de matrix opgeloste oververzadigde koper en niobium worden afgevoerdDaarom kunnen verschillende warmtebehandelingsprocessen worden gebruikt om aan verschillende prestatievereisten te voldoen.

1. Vaste oplosmiddelbehandeling Vaste oplosmiddelbehandeling is een essentieel warmtebehandelingsproces voor 17-4PH staal.de verwarmingstemperatuur moet ervoor zorgen dat koolstof en legeringselementen in het staal volledig in austenite oplossenDe Ac1 van 17-4PH staal is ongeveer 670°C, Ac3 ongeveer 740°C, Ms ongeveer 80-140°C en Mf ongeveer 32°C.de norm beveelt een behandelingstemperatuur van 1020-1060°C voor vaste oplossingen aan. Verschillende vaste oplossingstemperaturen leiden tot verschillende microstructuren en eigenschappen.Het onderzocht de microstructuur en eigenschappen van 17-4PH staal bij verschillende vaste oplossingstemperaturen, waarbij de behandelingstemperatuur van 1000 wordt gekozen,1040De studie toonde aan dat na een behandeling met vaste oplossing bij 1040°C de hardheid van het monster het hoogst was.het uit verhitting verkregen austenite is ongelijkmatig, en de opgeloste legeringscarbide zijn minimaal, wat leidt tot een lagere hardheid van martensiet na afzuigen; wanneer de vaste oplossingstemperatuur hoog is, worden enerzijds de korrels ruwer,en anderzijdsAls er te veel legeringscarbide oplost in austenite, wordt de stabiliteit van austenite verhoogd en wordt het transformatiepunt van martensite verlaagd.de hoeveelheid martensyt daalt na het blussenBovendien kunnen te hoge verwarmingstemperaturen een hoger gehalte aan ferriet in de vaste oplossingstructuur introduceren.die van invloed zijn op het eindversterkende effectDaarom is het essentieel om de juiste vaste oplossingstemperatuur te kiezen om de gewenste eigenschappen te garanderen.het kan martensite vormen bij luchtkoelingOm na tempering een fijnere vaste oplossing te verkrijgen en betere versterkende effecten, evenals een verbeterde ductiliteit en taaiheid, wordt olieverkoeling echter gewoonlijk in de werkelijke productie gebruikt.De microstructuur na behandeling met oplossing bestaat uit koolstofarme bainitische platen met oververzadigd koper en niobiumSoms kan door onvoldoende afzuigen of te hoge verwarmingstemperaturen een kleine hoeveelheid rest austenite en ferriet overblijven.

1Verouderingsbehandeling van 17-4PH-staal: De verouderingsbehandeling van 17-4PH-staal moet worden bepaald op basis van de vereiste prestaties, waarbij verwarmingstemperaturen en houdtijden worden gespecificeerd.Uit onderzoek is gebleken dat na behandeling van de oplossing bij 1040°CBij 450°C beginnen er koper- en niobium-afscheidingen te ontstaan; bij 470-480°C ontstaan er nog meer.de neerslagstoffen zijn fijn en gelijkmatig verdeeld over de korrelsAls de verouderingstemperatuur blijft stijgen, verminderen de hardheid en de sterkte, terwijl de buigzaamheid en de taaiheid toenemen.Aangezien de veranderingen in hardheid en sterkte dezelfde patronen volgen, moeten werkstukken met specifieke eisen aan hardheid en sterkte de verouderingstemperatuur strikt beheersen om aan de gebruiksvereisten te voldoen.De verhouding tussen de sterkte en de ductiliteit tijdens het verouderingsproces van 17-4PH staal is vergelijkbaar met die van 0°Cr15Ni5Cu2TiC neerslaghardend roestvrij staalHou Kai et al. onderzochten de slagsterkte van 17-4PH-staal onder oververouderde omstandigheden en ontdekten dat bij toenemende verouderingstemperatuurde slagsterkte van het materiaal verbetert geleidelijkOm een adequate neerslag van neerslagstoffen en een effectieve veroudering te waarborgen, bedraagt de houdtijd bij de verouderingstemperatuur in het algemeen niet minder dan 4 uur, gevolgd door luchtkoeling.Onder dezelfde verouderingstemperatuurIn figuur 1 wordt de hardheidskurve van 17-4PH-staal bij een verouderingstemperatuur van 350°C in de loop van de tijd weergegeven.Het kan worden waargenomen dat naarmate de houdtijd toeneemtIn het begin van de verouderingsbehandeling neemt de hardheid van het monster relatief langzaam toe; na 6000 uur veroudering neemt de hardheid van het monster af.de hardheid van de monsters stijgt snellerRond 9000 uur bereikt de hardheid haar maximale waarde; daarna begint de hardheid met de verlenging van de verouderingstijd snel te dalen.De Commissie heeft een gedetailleerd onderzoek uitgevoerd naar de relatie tussen langdurige veroudering en trekvastheid van 17-4PH-staal.De resultaten tonen aan dat na langdurige veroudering bij 350°C, naarmate de verouderingstijd toeneemt, de opbrengststerkte en de treksterkte toenemen, terwijl de reductie- en verlengingspercentages afnemen;het breukoppervlak verandert van fijne ductiele putten naar grof ductiele puttenDe studie toonde ook aan dat na langdurige veroudering de microstructuur van 17-4PH-staal verandert, waarbij de spinodale ontbinding begint bij de korrelgrenzen,en de geprecipiteerde ε-Cu-deeltjes worden geleidelijk groterNaarmate de verouderingstijd zich verlengt, verschuift de spinodale ontbinding geleidelijk van de korrelgrenzen naar de kern.met een groot aantal georiënteerde fijne G-fasen die in de matrix zijn geprecipiteerdWang Jun et al. gebruikten de oscillografische impactmethode om het broosheidsgedrag van 17-4PH-staal bij langdurige veroudering bij 350°C te bestuderen.Oscillografische slagtests kunnen verschillende voorbijgaande informatie verschaffen tijdens de energietijd., belastingstijd en afbuigtijdstadia van monsterinslagbreuk, die inzicht biedt in de vervorming en het breukgedrag van materialen onder dynamische belastingsomstandigheden.De resultaten tonen aan dat de kraak initiatie energie (Ei), kraakverspreidingsenergie (Ep), totale inslagenergie (Et) en dynamische breuksterkte (KId) van 17-4PH-staal dalen met de verlenging van de langdurige verouderingstijd bij 350°C

1.3 Aanpassingsbehandeling De conventionele warmtebehandeling van roestvrij staal 17-4PH is oplossing + veroudering.Onderzoek heeft aangetoond dat het uitvoeren van een aanpassingsbehandeling vóór veroudering de mechanische en corrosiebestendigheids eigenschappen van het materiaal aanzienlijk kan veranderenHet doel van de aanpassingsbehandeling is het aanpassen van de martensittransformatiepunten Ms en Mf van het staal.Na toevoeging van de aanpassing, voor dezelfde oplossing en verouderingstemperaturen, zal de slagsterkte van het materiaal met meer dan één keer toenemen en zal de corrosiebestendigheid ook aanzienlijk verbeteren.Yang Shiwei et al.. gebruikte chemische onderdompeling, polarisatiecurven, cyclische polarisatiecurven,en elektrochemische impedantiemethoden voor het bestuderen van de corrosiebestendigheid van 17-4PH staal in kunstmatig zeewater onder omstandigheden van directe veroudering na oplossing en oplossing + aanpassing + verouderingHet onderzoek toonde aan dat na een aanpassingsbehandeling van het roestvrij staal 17-4PH, gevolgd door veroudering, het zelfcorrosiepotentieel en het pittingcorrosiepotentieel toenemen.terwijl het jaarlijkse corrosiepercentage afneemtDe reden hiervoor is dat het 17-4PH-staal na een aanpassingsbehandeling gevolgd door veroudering, de corrosieweerstand tegen zeewater ver boven die van de rechtstreeks verouderde monsters heeft.het voorkomt effectief de vorming van chroomarme gebiedenBovendien wordt de structuur van martensite fijner, waardoor de eenvormigheid van de microstructuur van het materiaal verbetert.De microstructuren na oplossing en directe veroudering, evenals oplossing + aanpassing + veroudering, worden weergegeven in figuur 2.en duidelijke oriëntatieverhoudingenDe microstructuur heeft daarentegen na oplossing en directe veroudering grove martensiteplaten met talrijke witte neerslagstoffen verspreid over de korrelgrenzen.de martensitische structuur "erf" de kenmerken van een fijne aanpassingDe korrelgrenzen worden in een netwerk verbonden en de korrels, die voornamelijk uit martensite en rest-austenite bestaan, worden erin ingekapseld.Dit soort microstructuur is gerelateerd aan de productie van meer omgekeerde transformatie austenite in staal.

Veel onderzoekers hebben ook de effecten bestudeerd van het aanpassen van de behandeltijd en temperatuur.Onderzoeksresultaten tonen aan dat het aanpassen van tijd en temperatuur geen significante invloed heeft op de morfologie van de microstructuur van het materiaalNaarmate de aanpassingstijd toeneemt, wordt de martensitische structuur echter fijner en uniformer; met de verhoging van de behandelingstemperatuur neemt de sterkte van het materiaal geleidelijk toe.terwijl de buigzaamheid en de taaiheid geleidelijk afnemenNa 816°C aanpassingsbehandeling neemt de sterkte van het materiaal geleidelijk af naarmate de verouderingstemperatuur stijgt, terwijl de ductiliteit en de taaiheid geleidelijk toenemen.

2.17-4PH versterkingsmechanisme voor warmtebehandeling van roestvrij staal

In het vaste oplosproces van 17-4PH martensitisch roestvrij staal, ontbinden elementen als koper en niobium in de austenitkorrels.wordt oververzadigd koper en niobiummartensyt gevormdVervolgens, tijdens het verouderingsproces, worden de verzadigde koperen en niobium elementen uit de korrels geprecipiteerd, wat leidt tot een tweede versterking van de matrix.Dit is ook de primaire versterkingsmethode voor 17-4PH staal.

Verschillende warmtebehandelingsprocessen kunnen verschillende microstructuren en eigenschappen produceren, maar de versterkingsmechanismen zijn allemaal hetzelfde, wat verband houdt met de neerslag van neerslagstoffen.De verdeling van neerslagstoffen zoals ε-CuDe sterkte van neerslaggeharde legeringen wordt bepaald door het effect van de versterkingsfasen op verplaatsingen.Wanneer de versterkingsfase deeltjes zijn extreem fijn en verspreid met een dichte verdelingAls de splijtstof niet in de splijtstof wordt gezet, worden de dislocatielijnen geblokkeerd en kunnen deze deeltjes niet passeren, waardoor de slijtvastheid van de legering toeneemt en uiteindelijk broosheid veroorzaakt.Wanneer de versterkingsfase deeltjes groter en dun verspreid zijn, kunnen dislocaties volgens het Owrrone-mechanisme deze versterkende fase deeltjes omzeilen, waardoor verstoptheid van de dislocatielijn wordt voorkomen en de slijtvastheid van de legering wordt verminderd.in verouderd staal van 17-4PH, wanneer er meer graan van inverse transformatie austenite is, zijn de ε-Cu-deeltjes in de inverse transformatie austenite fijner en zwakker verdeeld dan die in martensite,weinig of geen belemmering voor verplaatsingenIn het algemeen zal 17-4PH-staal na afzuigen een kleine hoeveelheid rest austeniet bevatten.die bestaat uit zeer fijne deeltjes die tijdens het temperen de kern van inverse transformatie austenite wordenHoe meer residu austenite in de legering is, hoe meer omgekeerde transformatie austenite wordt gegenereerd tijdens veroudering.wanneer het gehalte aan elementen dat de vorming van martensite bevordert (zoals C) in de legering wordt verlaagd, terwijl het gehalte aan elementen die austenite stabiliseren (zoals N) te hoog is, na het blussen meer rest austenite overblijft,en meer omgekeerde transformatie austenite zal na tempering vormen, waardoor de opbrengststerkte van de legering wordt verminderd; tegelijkertijd, naarmate de verouderingstemperatuur toeneemt, begint er een omgekeerde transformatie van austenite te ontstaan en te groeien,wat leidt tot een toename van de hoeveelheid rest austenite bij kamertemperatuur en een afname van de sterkteVoor materialen met sterktebehoeftenhet is noodzakelijk om op redelijke wijze warmtebehandelingsprocessen te formuleren en de hoeveelheid omgekeerde transformatie austenite in de microstructuur strikt te beheersenHet is de belangrijkste versterkingsfase in 17-4PH staal. In de afgelopen jaren is meer onderzoek gedaan naar de morfologie.Terwijl het binnenlands onderzoek bij Harbin Turbine Factory grondiger is geweestHet werd algemeen aangenomen dat "in alle gevallen, ε-Cu is bolvormig". Echter, onderzoek bij Harbin Turbine Factory vond dat ε-Cu fasen geprecipiteerd uit martensitische matrix gladde korte staven,terwijl die welke uit austenite worden geprecipiteerd (omgekeerde transformatie austenite) bolvormig zijnDit komt doordat zowel de austenite- als de ε-Cu-fasen een met het gezicht gecentreerd kubusrooster hebben en hun interfacesnelheid erg laag is, zodat de geprecipiteerde ε-Cu-fasen bolvormig zijn.heeft een lichaam-gecentreerd kubisch roosterHet is een van de belangrijkste kenmerken van het gecentreerde kubische rooster van de ε-Cu-fasen, wat resulteert in een hoge interfaciale energie.Ook de morfologie van ε-Cu-fasen in 17-4PH staal bestudeerd., en ze vonden

Conclusie 3

Keramisch geharde roestvrij staal combineert de voordelen van hoge sterkte en uitstekende corrosiebestendigheid.De corrosiebestendigheid is niet alleen afhankelijk van de chemische samenstelling, maar ook van de warmtebehandelingDe oplossingstemperatuur wordt doorgaans ingesteld op 1040°C; te hoge of te lage temperaturen kunnen van invloed zijn op de prestaties.Veroudering kan de mechanische eigenschappen verbeterenOp basis van de traditionele processen kan door het toevoegen van aanpassingsbehandelingen de martensitische matrixstructuur worden verfijnd, waardoor de corrosiebestendigheid van het materiaal wordt verbeterd.

Onderzoek naar de versterkingsmechanismen van roestvrij staal met 17-4PH is zowel nationaal als internationaal uitgevoerd en heeft enkele resultaten opgeleverd.Het wordt algemeen aangenomen dat deze mechanismen verband houden met de neerslag van ε-CuDe sterkte van het materiaal wordt bepaald door de toestand van de versterking ten opzichte van de dislocatielijnen.de warmtebehandelingsprocessen voor 17-4PH staal zijn redelijk volwassen geworden, waardoor in de werkelijke productie passende warmtebehandelingsprocessen kunnen worden gekozen op basis van specifieke toepassingsomstandigheden om de gewenste prestaties te bereiken.