1、174PH馬氏體沉淀硬化不銹鋼鍛造開(kāi)裂問(wèn)題的解決措施17-4PH兼有強(qiáng)度高、耐蝕性好的優(yōu)點(diǎn)，傳統(tǒng)的工藝為固溶+時(shí)效處理，普遍采用的固溶溫度為1040，隨著時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，其強(qiáng)度和硬度升高，而塑韌性降低，因此就容易引起鍛造開(kāi)裂現(xiàn)象。在本文的研究中，在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，增加對(duì)相關(guān)化學(xué)成分的調(diào)整處理，可以細(xì)化馬氏體基體組織，提高材料的韌性及耐蝕性。117-4PH馬氏體沉淀硬化不銹鋼的特點(diǎn)和應(yīng)用1.1特點(diǎn)分析17-4PH鋼屬于沉淀、硬化不銹鋼。強(qiáng)度水平相當(dāng)于Cr13型馬氏體不銹鋼，耐蝕性相當(dāng)于18-8型奧氏體不銹鋼。有良好的冷、熱加工性能和焊接性能和鑄造性能。1.2應(yīng)用17-4PH不銹鋼廣泛

2、應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)彈、化工設(shè)備、核反應(yīng)推重、制作400以下工作零件。海上平臺(tái)、直升機(jī)、甲板、航天渦旋機(jī)葉片、核廢物桶等等。美國(guó)一些先進(jìn)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)如CFM-56CFM-80等。不少中溫工作的承力件用17-4PH鋼制作。在我國(guó)新研制的某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)中也有不少17-4PH鋼的零件。在我國(guó)首先研制并獲得應(yīng)用的沉淀硬化不銹鋼也是17-4PH鋼，但到目前為止應(yīng)用時(shí)間不久。2鍛造開(kāi)裂原因分析近期對(duì)17-4PH合金是沉淀、硬化馬氏體不銹鋼材料用度越來(lái)越廣。但產(chǎn)品在鍛造過(guò)程中表層開(kāi)裂特別嚴(yán)重。鋼錠是電渣重熔冶煉。鋼錠通過(guò)機(jī)床加工兩端和外徑車光，無(wú)重熔時(shí)暫留缺陷。在鐓粗過(guò)程、拔長(zhǎng)過(guò)程、壓下過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重開(kāi)裂事

3、故，導(dǎo)致生產(chǎn)不能正常進(jìn)行，不得不停產(chǎn)分析開(kāi)裂原因。2.1鍛造加熱溫度過(guò)高考慮到為了增加抗腐蝕能力，材料中銅熔點(diǎn)為1083，當(dāng)加熱溫度超過(guò)1100，因選擇性氧化作用富銅層將熔化侵蝕鋼表層晶粒界。在1100以上鍛造時(shí)，會(huì)發(fā)生熱脆現(xiàn)象，使鍛件表層發(fā)生魚鱗狀開(kāi)裂現(xiàn)象?；谶@個(gè)理論，我們首先制訂了兩種試驗(yàn)方案：將鍛造加熱溫度調(diào)整為1100，始鍛溫度為1080，終鍛溫度為880。進(jìn)行溫鍛試驗(yàn)，加熱溫度為880，始鍛溫度為860，終鍛溫度為660。在制訂方案并實(shí)施的同時(shí)筆者與上海材料研究所、武漢大學(xué)取得聯(lián)系，將17-4PH的鍛造過(guò)程開(kāi)裂情況與專業(yè)高級(jí)工程師、武漢大學(xué)他們的意見(jiàn)，也是建議降低鍛造溫度嚴(yán)格控制鍛

4、造過(guò)程，按照新的試驗(yàn)方案進(jìn)行了試驗(yàn)鍛造的試驗(yàn)件、鍛件仍開(kāi)裂。方案進(jìn)行溫鍛試驗(yàn)因變形抗力大，無(wú)法完全成形。至此，生產(chǎn)試驗(yàn)工作不能進(jìn)行。為了找到鍛件開(kāi)裂的真正原因，筆者在自由鍛錘上做了小件模擬性試驗(yàn)。首先把鍛件在錘上輕鍛六面，開(kāi)始重鍛，鍛件未出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。為了找到產(chǎn)品開(kāi)裂的真正原因，用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀檢測(cè)連續(xù)鍛造過(guò)程，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在大約985左右這個(gè)溫度正好是鍛造的紅脆區(qū)。即高溫脆性又可稱熱脆性。鋼的沖擊韌度極低，至此高溫下鍛造易產(chǎn)生裂紋。通過(guò)幾次試驗(yàn)確定17-4PH鍛造開(kāi)裂的真正原因是拔長(zhǎng)過(guò)程中鍛造溫度控制不當(dāng)而造成。2.2化學(xué)成分控制不否合理17-4PH不銹鋼的化學(xué)成分控制（見(jiàn)表1）。國(guó)產(chǎn)變形鋼和鑄鋼

5、的相應(yīng)排號(hào)分別為Cr17Ni4Cu4Nb和ZGOCr17Ni4Cu3Nb，17-4PH為超低碳鋼，不利用碳起固溶強(qiáng)化和碳化物強(qiáng)化的作用。碳量多會(huì)使鋼的韌性、耐蝕性和焊接性能降低，銅含量多會(huì)使鋼字鍛造過(guò)程增加難度。磷在晶界偏折與Nb-C-P的相互作用有關(guān)，當(dāng)6nbc20時(shí)，鋼的韌性低，當(dāng)nbc6時(shí)，鋼的韌性高，nb和p生成nbp，與碳作用生成nbc，當(dāng)nbc生成量增加，碳在晶界的數(shù)量減少，磷便擴(kuò)散到晶界上，形成磷偏折，使鋼變脆，這也就增加了鑄件開(kāi)裂的可能性。17-4ph鋼中銅是產(chǎn)生時(shí)效硬化的元素，在奧氏體中的溶解度達(dá)9%而在鐵素體中的溶解度在室溫下小于0.2%。固溶處理時(shí)銅溶于基體，在冷卻轉(zhuǎn)變的

6、馬氏體中有很大的過(guò)飽和度，在隨后的時(shí)效中，即富銅相中基體中彌漫沉淀，產(chǎn)生硬化效果，但是銅的含量過(guò)多則易產(chǎn)生晶界偏折，降低鋼的塑性和韌性，還易產(chǎn)生鍛造時(shí)裂紋。3解決措施3.1做好溫度控制通迪試驗(yàn)后得出結(jié)論17-4PH的鋼材的最高加熱溫度不大于1260，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱問(wèn)題。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)探討后決定鐓粗后拔長(zhǎng)連續(xù)鍛造的加熱溫度調(diào)整到1260，出爐后在壓機(jī)上輕壓外圓四周，然后重壓保證終鍛溫度在1000以上，整個(gè)過(guò)程用測(cè)溫儀監(jiān)控，成功解決了鍛件開(kāi)裂情況為今后生產(chǎn)17-4PH的材料奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。3.2科學(xué)限制相關(guān)化學(xué)成分的含量首先必須限制碳和銅的含量，若碳量增多，就有多余的碳替代晶界上磷，鋼的韌性提高，所以鈮取

7、中下限為宜。錳和硅均不是主要合金元素，在熔煉過(guò)程中它們能對(duì)其他元素起保護(hù)作用，防止其氧化。硅還能提高鋼液的流動(dòng)性。鉻和鎳是17-4PH鋼中的主要元素，保證鋼在室溫和高溫有高的力學(xué)性能和抗蝕性。其次，鉻量不應(yīng)低于15.5%，鉻不有抗氫脆的作用。第三，合理控制鎳和鈮等化學(xué)成分的含量。鎳既提高鋼的強(qiáng)度又提高韌性，鈮和鉬都是碳化物形成元素，一般17-4PH中僅加鈮，在鋼中生成NbC，呈細(xì)小顆粒狀分布于基體中。在奧氏體化溫度NbC未完成溶解，阻礙晶粒長(zhǎng)大。Nb還提高鋼的大抗力，而不顯著降低鋼的強(qiáng)度，鈮還是保證室溫和高溫強(qiáng)度的重要元素。具體參數(shù)及操作流程詳見(jiàn)表2。4結(jié)論以上所述通過(guò)調(diào)整鍛件的加熱溫度以及加熱時(shí)間，嚴(yán)格控制鍛造變形過(guò)程的始鍛溫度，成功解決了常規(guī)鍛造17-4PH材料開(kāi)裂的問(wèn)題，并總結(jié)出如下注意問(wèn)題：17-4PH是沉淀、硬化、馬氏體不銹鋼，若用于鍛件生產(chǎn)，在材料采購(gòu)中控制冶金過(guò)程的銅含量。17-4PH是沉淀、硬化、馬氏體不銹鋼連續(xù)鍛造，若終鍛溫度在880，鍛件具有開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)性。用于中溫工作的承件17-4PH是沉淀、硬化、馬氏體不銹鋼在實(shí)際鍛造生產(chǎn)過(guò)程中，熱加工工藝始鍛溫度控制在1260以下，不會(huì)產(chǎn)生鍛件過(guò)熱問(wèn)題。17-4PH是沉淀、硬化、馬氏體不銹鋼胚料連續(xù)加熱時(shí)間應(yīng)保證奧氏體充分均勻化。