這三個牌號的鋼是常用于制造結構件的馬氏體不銹鋼。在淬火后經高溫回火，可獲得強度、塑、韌性的較好配合。除冶金產品的棒材、板材、絲材、帶材外，還被用于生產鑄件和鍛件。
一、退(tui)火
1Cr13不銹鋼、2Cr13不銹鋼、3Cr13不銹鋼可采用完全退火、等溫退火或低溫退火。
1. 完(wan)全退(tui)火
鋼的完全退火的加熱溫度一般在Ac3以上50~100℃,實際生產中，通常選用850~880℃。在充分保溫后，采用爐冷或最大不超過50℃/h的速度冷卻至600℃左右出爐空冷。通過完全退火，可較好地完成組織轉變過程，獲得均勻的鐵素體和碳化物的平衡態組織。
完(wan)(wan)全退火(huo)(huo)可改善鋼材鍛造、軋制、鑄造等加工后可能存在的(de)不良組織，并(bing)為以后淬火(huo)(huo)、回火(huo)(huo)熱處理提供良好的(de)組織保證(zheng)；可以完(wan)(wan)全消除各(ge)種應力，降低硬度，便于加工。
鍛軋(ya)態的1Cr13不銹(xiu)鋼、2Cr13不銹(xiu)鋼、3Cr13不銹(xiu)鋼經(jing)完全退火后(hou)，硬度分(fen)別(bie)不大(da)于150HB,180HB和210HB.
一(yi)些對機械性能、耐腐蝕性能要求不高的零(ling)部件(jian)可以在完(wan)全退(tui)火狀(zhuang)態下(xia)使(shi)用。
2. 等溫退火
等(deng)溫退火(huo)是把鋼加(jia)熱到(dao)奧(ao)氏體(ti)(ti)化(hua)溫度（一般采(cai)用850~880℃),也可以將(jiang)鋼材鍛造(zao)或鑄造(zao)后冷(leng)卻到(dao)這一溫度區間，充分保(bao)溫，再冷(leng)卻到(dao)該鋼奧(ao)氏體(ti)(ti)轉(zhuan)變最快的溫度范圍（俗(su)稱(cheng)轉(zhuan)變曲線的鼻子部分，為(wei)700~740℃)充分保(bao)溫，使奧(ao)氏體(ti)(ti)充分轉(zhuan)變后空(kong)冷(leng)。
等(deng)溫退(tui)(tui)火可以起(qi)到(dao)完(wan)全退(tui)(tui)火的(de)作用(yong)，而且比完(wan)全退(tui)(tui)火縮(suo)短了(le)占用(yong)加(jia)熱(re)爐(lu)的(de)時間，提高了(le)效率。
在工作實踐中還發(fa)現(xian)，這類馬氏(shi)體不銹鋼的等溫退火對改(gai)善不良(liang)的鍛造組織，提(ti)高(gao)(gao)淬火、回(hui)火后的力(li)學(xue)性(xing)能，特別是(shi)提(ti)高(gao)(gao)沖擊韌性(xing)有著(zhu)特殊的作用。
由某鍛造廠提供的一批泵軸，具體成分為（質量％）：C,0.10; Si,0.34; Mn,0.36; S,0.01; P,0.028; Cr,11.67; Ni,0.56; Mo,0.30; Cu,0.01.成分符合該產品泵軸的材料標準。規定力學性能為：Rm≥690N/m㎡;R60.2≥550N/m㎡,A≥20%,Z≥60%;Akv≥65J.
我們進行幾次熱處理，Akv、平均只能達到46.4~60J,始終達不到65J的標準。經過對泵軸金相組織分析和對鍛件的生產過程調查發現，鍛造廠對軸料鍛造過程中沒有很好地控制停鍛溫度，停鍛后采用空冷方式，后又采用960~980℃溫度保溫后空冷，再經700℃加熱保溫冷卻的熱處理工藝，廠方稱之為鍛后的正火、回火熱處理。這種生產過程可能產生不良組織并影響以后淬火、回火的組織和性能。因為，根據組織遺傳學理論，含較多有穩定奧氏體作用的合金元素的鋼，由于合金元素對奧氏體的穩定作用，鍛造之后的冷卻過程中不能獲得鐵素體和碳化物的平衡組織，而會轉變為針狀特征鮮明的貝氏體組織或貝氏體與馬氏體的寓合組織，稱非平衡組織。在貝氏體轉變中，α相會與母相保持第二類共格關系，即在新舊兩相之間存在著明顯的晶體學位向關系。因此，泵軸在鍛造過程中可能形成的粗大、不均勻的奧氏體晶粒的外形和取向便通過粗大的和互成一定角度排列的貝氏體的非平衡組織被保留下來。
研究(jiu)表明，鋼的非平衡組(zu)(zu)織(zhi)再次加熱，發生奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)轉變時，新相可(ke)(ke)能生成(cheng)球形(xing)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，也可(ke)(ke)能生成(cheng)針形(xing)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，或者同時生成(cheng)兩種奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)。如(ru)果轉變產(chan)物以(yi)針形(xing)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)為主(zhu)，則在加熱轉變完(wan)成(cheng)后(hou)，鍛后(hou)得(de)到(dao)的粗(cu)大的奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶粒組(zu)(zu)織(zhi)會得(de)到(dao)恢復(fu)并造(zao)成(cheng)組(zu)(zu)織(zhi)遺傳。可(ke)(ke)想而知，這(zhe)種具有(you)粗(cu)大的或不(bu)均(jun)勻的奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，在淬(cui)火(huo)冷卻時必然得(de)到(dao)粗(cu)大的或不(bu)均(jun)勻的馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)，經回火(huo)后(hou)，獲得(de)不(bu)均(jun)勻索氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)，這(zhe)必將引(yin)起力學性能，特(te)別(bie)是沖擊韌性的降低。
基于這種分析(xi)，我們將這批泵軸(zhou)重新進(jin)行了等溫退火處(chu)理，獲得了鐵素體和碳化物的平衡組織(zhi)。
經(jing)等(deng)溫(wen)(wen)(wen)退(tui)火(huo)的(de)泵軸再用原淬火(huo)、回火(huo)工藝處(chu)理后（（970±10)℃加(jia)熱保溫(wen)(wen)(wen)后油冷(leng)，（685±10)℃加(jia)熱保溫(wen)(wen)(wen)后油冷(leng)），力學性(xing)能完全達(da)到技(ji)術要求，實檢(jian)性(xing)能：Rm為790N/m㎡;R0.2為660N/m㎡;A為22%;Z為66%;Av,三(san)個試樣分(fen)別(bie)為79.0J、74J和(he)74J,平(ping)均為75.7J.未(wei)經(jing)等(deng)溫(wen)(wen)(wen)退(tui)火(huo)的(de)淬火(huo)、回火(huo)組(zu)織和(he)經(jing)等(deng)溫(wen)(wen)(wen)退(tui)火(huo)后的(de)淬火(huo)、回火(huo)組(zu)織分(fen)別(bie)是(shi)圖4-11和(he)圖4-12。
3. 低溫退火
馬氏體不銹鋼低(di)溫(wen)(wen)退(tui)火(huo)(huo)，有的稱(cheng)高(gao)溫(wen)(wen)回火(huo)(huo)（嚴(yan)格從定義上來(lai)講和(he)作(zuo)用目的方(fang)面看，稱(cheng)高(gao)溫(wen)(wen)回火(huo)(huo)是不準(zhun)確的），是把(ba)鋼加熱到Ac1溫(wen)(wen)度(du)以(yi)(yi)上（有時略低(di)于(yu)Ac1溫(wen)(wen)度(du)）至A3溫(wen)(wen)度(du)以(yi)(yi)下，保溫(wen)(wen)后爐冷(leng)或空冷(leng)。這種退(tui)火(huo)(huo)可以(yi)(yi)使鋼軟化，便于(yu)加工和(he)消(xiao)除應力。對于(yu)改善組織(zhi)的作(zuo)用遠不如完全退(tui)火(huo)(huo)和(he)等溫(wen)(wen)退(tui)火(huo)(huo)。
低(di)溫退火(huo)一般用于較小的鑄(zhu)件(jian)、鍛(duan)件(jian)或以后還經淬火(huo)、回(hui)火(huo)熱處(chu)理的零(ling)部(bu)件(jian)。較大(da)的鑄(zhu)件(jian)、鍛(duan)件(jian)及(ji)應力很大(da)的零(ling)部(bu)件(jian)毛坯，還是采用完全退火(huo)或等溫退火(huo)為好。
1Cr13不銹鋼、2Cr13不銹鋼、3Cr13不銹鋼低溫(wen)退(tui)火溫(wen)度為740~780℃,如果以(yi)消除應力為主要目(mu)的，可以(yi)降低加(jia)熱溫(wen)度至(zhi)700℃左右。保溫(wen)后一(yi)般(ban)爐冷(leng)至(zhi)500℃以(yi)下出爐空冷(leng)。
低溫(wen)(wen)(wen)退(tui)火(huo)后的(de)硬度一般高于(yu)完(wan)(wan)全(quan)退(tui)火(huo)后的(de)硬度30~40HB,依含碳(tan)量不同，可(ke)保持在180~230HB.當(dang)然(ran)，低溫(wen)(wen)(wen)退(tui)火(huo)選擇的(de)溫(wen)(wen)(wen)度越高，硬度越低。圖(tu)(tu)4-13和圖(tu)(tu)4-14分別顯示了1Cr13不銹鋼低溫(wen)(wen)(wen)退(tui)火(huo)和完(wan)(wan)全(quan)退(tui)火(huo)加熱(re)溫(wen)(wen)(wen)度、保溫(wen)(wen)(wen)時(shi)間與硬度的(de)關系及低溫(wen)(wen)(wen)退(tui)火(huo)與完(wan)(wan)全(quan)退(tui)火(huo)后的(de)硬度差異。
1Cr13、2Cr13 鋼(gang)和3Cr13鋼(gang)完全(quan)退(tui)火(huo)后應保(bao)證的機械性能(neng)見表(biao)4-4,實(shi)測性能(neng)見表(biao)4-5。
Cr13型不銹鋼經退火處理，對耐腐蝕性能會產生不利影響。這是因為退火組織為鐵素體和以（FeCr)23C6。為代表的合金碳化物。這種高鉻的合金碳化物的存在會降低基體中的含鉻量至低于保證耐腐蝕的11.7%的界限。另一方面，在高鉻碳化物的周圍會產生貧鉻區，這都使Cr13型不銹鋼的耐腐蝕性能降低。所以，退火狀態的Cr13型不銹鋼的耐腐蝕性不如淬火狀態。
二、淬(cui)火
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼淬火的(de)主要目的(de)是要獲得(de)馬氏(shi)(shi)體組織(zhi)。即將其加熱(re)到A3以上的(de)一個溫(wen)度范(fan)圍(wei)，使(shi)合金碳化(hua)物充(chong)分溶(rong)解，得(de)到碳與鉻(ge)較均勻的(de)奧氏(shi)(shi)體，然后，以適當的(de)速度冷卻下來，最終(zhong)獲得(de)馬氏(shi)(shi)體組織(zhi)。
1. 淬火加熱
Cr13型馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)因(yin)含有較高(gao)的(de)(de)(de)鉻含量，提高(gao)了相變點Ac3,又(you)因(yin)大量的(de)(de)(de)合金碳化物的(de)(de)(de)存在，使組織(zhi)中的(de)(de)(de)碳和鉻元素分(fen)布不均，其在加熱過程中擴(kuo)散速度緩慢，所以，為使碳化物充(chong)分(fen)溶(rong)解，得到(dao)成分(fen)比(bi)較均勻的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)及冷(leng)卻之(zhi)后得到(dao)有足夠碳、鉻飽和度的(de)(de)(de)均勻的(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)組織(zhi)，這(zhe)類鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)淬火加熱溫度高(gao)于碳鋼(gang)(gang)和合金結構(gou)鋼(gang)(gang)，即提高(gao)淬火加熱溫度并適當延長保溫時間(jian)。
該類(lei)鋼導熱(re)(re)性差(cha)，特(te)別是在較(jiao)(jiao)低(di)溫度(du)時(shi)，導熱(re)(re)性更差(cha)，為防止(zhi)加熱(re)(re)過程中產生裂紋，保證零(ling)件的內外溫差(cha)較(jiao)(jiao)小，在淬火加熱(re)(re)時(shi)應控制加熱(re)(re)速(su)度(du)，或先行預熱(re)(re)。根(gen)據經驗，在750℃以前，升溫速(su)度(du)應不(bu)大于80℃/h。
1Cr13不銹鋼、2Cr13不銹鋼、3Cr13不銹鋼，因(yin)它們的(de)含(han)碳量不同，原始組織存(cun)在差(cha)異(yi)，所(suo)以，各自的(de)淬(cui)火加熱溫度略(lve)有不同。
1Cr13不(bu)銹鋼(gang)由(you)于含(han)碳量(liang)較低，加熱到淬(cui)火(huo)溫度時，仍處于奧氏體(ti)和鐵素體(ti)兩相(xiang)區的邊緣部分(fen)，組(zu)織(zhi)中會含(han)有一(yi)定(ding)量(liang)的鐵素體(ti)，見圖4-15。
淬(cui)火冷卻后，這部(bu)分(fen)未(wei)溶鐵素(su)(su)體(ti)(ti)保留在淬(cui)火鋼組織中(zhong)(zhong)。鐵素(su)(su)體(ti)(ti)量(liang)的(de)多少，首先與(yu)含(han)碳量(liang)有關，見圖(tu)4-16.此外，鉻的(de)含(han)量(liang)及鉬、硅的(de)殘存量(liang)均產生(sheng)影響。淬(cui)火鋼中(zhong)(zhong)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)存在，對(dui)硬度、機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)，尤其(qi)是沖擊韌性(xing)(xing)會產生(sheng)不(bu)良影響，所以，在對(dui)有較高機(ji)械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)要求(qiu)的(de)零件選(xuan)用1Cr13鋼時，應特殊提出成(cheng)分(fen)控(kong)制條件。生(sheng)產實(shi)踐中(zhong)(zhong)發現(xian)，盡管1Cr13鋼成(cheng)分(fen)都(dou)在標(biao)準的(de)合格范圍內，但當實(shi)際含(han)碳量(liang)低于(yu)0.11%,鉻量(liang)處于(yu)上限時（＞13%)組織中(zhong)(zhong)的(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)含(han)量(liang)可(ke)達(da)到15%~20%,而實(shi)際含(han)碳量(liang)控(kong)制在0.12%~0.15%,含(han)鉻量(liang)在下(xia)限時（＜12%),則組織中(zhong)(zhong)的(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)量(liang)可(ke)小(xiao)于(yu)5%。
淬火加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)對組織中(zhong)(zhong)的鐵素(su)(su)體含量也產(chan)生影響。從(cong)圖4-16可(ke)見，在(zai)成分一定時，加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)在(zai)950~1100℃區間內，鐵素(su)(su)體量保持在(zai)較低范圍。隨著(zhu)加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)升高，鐵素(su)(su)體量明顯增(zeng)加(jia)。所以，在(zai)材料標準中(zhong)(zhong)推薦(jian)的1Cr13 鋼淬火加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)為950~1000℃,但(dan)在(zai)實際生產(chan)中(zhong)(zhong)，為保證(zheng)碳及合金元素(su)(su)的充分溶解，常取淬火加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)在(zai)1000~1050℃.更高的加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)會引(yin)起組織中(zhong)(zhong)的鐵素(su)(su)體量增(zeng)加(jia)及晶粒長大(da)。
2Cr13、3Cr13不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)相對于1Cr13不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)來(lai)說，有更高的(de)含碳(tan)(tan)量，一般情況下，淬(cui)火(huo)后組織(zhi)中(zhong)(zhong)不(bu)會存在鐵素體，淬(cui)火(huo)加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度的(de)確定(ding)主要是保(bao)(bao)證(zheng)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)碳(tan)(tan)化物(wu)能充分(fen)(fen)溶(rong)解于奧氏體中(zhong)(zhong)，以(yi)保(bao)(bao)證(zheng)淬(cui)火(huo)、回火(huo)后獲得理想的(de)機械性能和(he)耐腐蝕性。實踐證(zheng)明(ming)，2Cr13、3Cr13鋼(gang)(gang)(gang)淬(cui)火(huo)加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度選擇在980~1000℃且充分(fen)(fen)保(bao)(bao)溫(wen)(wen)即可，實際生產(chan)中(zhong)(zhong)的(de)加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度略提高一些，2Cr13淬(cui)火(huo)加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度通常(chang)取1000~1030℃,而3Cr13鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)碳(tan)(tan)化物(wu)偏多，實際生產(chan)中(zhong)(zhong)淬(cui)火(huo)加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度取1020~1050℃即可。
更高(gao)的(de)淬火(huo)加熱溫度(du)不(bu)宜采(cai)用(yong)，因(yin)為更高(gao)的(de)溫度(du)會引起奧氏體(ti)晶(jing)粒粗大(da)，帶來不(bu)良作用(yong)，見(jian)圖4-17。
淬(cui)火加熱溫度更高還會引起(qi)淬(cui)火硬(ying)度下降，見(jian)圖4-18,這主要是由于(yu)合金元素和碳的(de)過分溶解，增加了(le)奧氏體的(de)穩定性，淬(cui)火后會存在較多的(de)殘留奧氏體的(de)原因。
2. 淬火冷卻
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼，由于較高(gao)含鉻量(liang)的作用(yong)，使(shi)高(gao)溫(wen)奧氏(shi)體較穩定，等溫(wen)轉變(bian)曲線右移(yi)。見(jian)圖4-19和(he)圖4-20及圖4-9.在冷(leng)卻(que)過(guo)程中不(bu)易發生珠光體和(he)貝氏(shi)體轉變(bian)，降低了臨界冷(leng)卻(que)速(su)度，見(jian)圖4-21.在較低的冷(leng)卻(que)速(su)度條件下，即可進行馬(ma)(ma)氏(shi)體轉變(bian)，獲(huo)得馬(ma)(ma)氏(shi)體組織，采用(yong)空冷(leng)或油冷(leng)均可得到較高(gao)的淬火硬度。
但油冷(leng)卻比空氣冷(leng)卻的(de)鋼在調質硬度(du)和(he)強度(du)相同的(de)情況下，有更好的(de)塑性(xing)和(he)韌性(xing)。所以，在實際生產中，對(dui)(dui)于(yu)截面尺寸較(jiao)大(da)的(de)零件(jian)或對(dui)(dui)機械性(xing)能，尤(you)其是塑性(xing)和(he)韌性(xing)要求較(jiao)高的(de)零件(jian)，最好采用油冷(leng)，對(dui)(dui)于(yu)較(jiao)小(xiao)零件(jian)和(he)形狀復(fu)雜，易產生淬火(huo)裂紋(wen)的(de)零件(jian)可采用空冷(leng)。
1Cr13、2Cr13、3Cr13不(bu)銹(xiu)鋼的(de)臨界點（近似(si)值）見表4-6。
三、回火
1Cr13、2Cr13、3Cr13不銹(xiu)鋼淬火(huo)(huo)冷(leng)卻后，獲得以馬氏體(ti)(ti)為基體(ti)(ti)的組織，因其固溶了(le)碳，使晶(jing)格(ge)扭曲，存在較大的應力，組織不夠(gou)穩(wen)定，不能直接應用，淬火(huo)(huo)后必須經回火(huo)(huo)再使用。
這三種牌(pai)號的(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼普(pu)遍應用(yong)于(yu)制造(zao)機械(xie)構件，要求具有良好的(de)(de)(de)綜合機械(xie)性(xing)能(neng)(neng)和一定的(de)(de)(de)耐腐蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)，一般淬(cui)火(huo)(huo)后再經高溫(wen)回火(huo)(huo)，即調(diao)質熱(re)處理(li)狀(zhuang)態下使用(yong)。回火(huo)(huo)溫(wen)度可根據強韌性(xing)的(de)(de)(de)要求選定在550~750℃之間(jian)，回火(huo)(huo)后的(de)(de)(de)基(ji)體(ti)組(zu)織為索氏(shi)體(ti)，有的(de)(de)(de)可能(neng)(neng)是(shi)保留淬(cui)火(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)位向的(de)(de)(de)板條狀(zhuang)或粒狀(zhuang)索氏(shi)體(ti)。1Cr13鋼回火(huo)(huo)組(zu)織中還可能(neng)(neng)存(cun)在有淬(cui)火(huo)(huo)加熱(re)時未溶的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)。見圖4-22。
對(dui)于3Cr13不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，已屬于共(gong)析鋼(gang)，淬火(huo)后可獲(huo)得(de)很(hen)(hen)高(gao)的(de)(de)硬(ying)度(du)，也(ye)常用(yong)于制(zhi)造有(you)(you)高(gao)硬(ying)度(du)，高(gao)耐磨性能要(yao)求(qiu)的(de)(de)零部件，如軸套、擋套、密封(feng)環等。這時(shi)可采用(yong)較低(di)溫(wen)度(du)的(de)(de)回(hui)火(huo)或者表(biao)面淬火(huo)后低(di)溫(wen)回(hui)火(huo)，依據對(dui)使用(yong)硬(ying)度(du)的(de)(de)要(yao)求(qiu)，回(hui)火(huo)溫(wen)度(du)確定在(zai)200~350℃之間(jian)，可獲(huo)得(de)40~55HRC的(de)(de)硬(ying)度(du)。而(er)400~550℃之間(jian)的(de)(de)回(hui)火(huo)，由于組(zu)織(zhi)中會析出彌(mi)散度(du)很(hen)(hen)高(gao)的(de)(de)合(he)金碳化物，耐腐蝕性降(jiang)低(di)，并產生較大的(de)(de)脆性，所以一般不(bu)推薦采用(yong)，只有(you)(you)用(yong)其制(zhi)作(zuo)彈性元件時(shi)，才采用(yong)這一區間(jian)的(de)(de)溫(wen)度(du)回(hui)火(huo)，如3Cr13不(bu)銹(xiu)鋼(gang)用(yong)于制(zhi)造彈簧時(shi)，淬火(huo)油冷后在(zai)450℃左右回(hui)火(huo)，可保持硬(ying)度(du)在(zai)45~50HRC。
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼(gang)回火溫度(du)與(yu)硬度(du)之間(jian)的關(guan)系曲(qu)線見圖(tu)4-23~圖(tu)4-25。
1Cr13、2Cr13、3Cr13鋼按硬(ying)度要求選定(ding)的(de)回火(huo)溫(wen)度范圍見表4-7。
這三種鋼(gang)的(de)回(hui)火(huo)冷卻一般采(cai)用空冷，如果(guo)對韌性有更高的(de)要(yao)求(qiu)時，也可采(cai)用油冷卻，特別是2Cr13鋼(gang)油冷比(bi)空冷的(de)韌性有較(jiao)大(da)幅度(du)的(de)提高。
四、熱處理(li)時需要注意的一些問題
1. 1Cr13(ZG1Cr13)鋼成分中碳含量的控制問題(ti)
在(zai)(zai)一些不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)相(xiang)關標準中(zhong)，對1Cr13(ZG1Cr13)鋼(gang)的(de)(de)含碳(tan)量(liang)(liang)(liang)標注(zhu)為(wei)不(bu)(bu)(bu)大(da)于0.15%,這(zhe)種對碳(tan)量(liang)(liang)(liang)無下(xia)限(xian)的(de)(de)控(kong)制為(wei)實(shi)際生(sheng)產帶來了(le)麻煩(fan)，主(zhu)要反映在(zai)(zai)熱(re)處理(li)和熱(re)處理(li)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)上(shang)(shang)。眾所周知，碳(tan)與硫、磷等有(you)(you)(you)害元素(su)不(bu)(bu)(bu)同(tong)，硫、磷控(kong)制得越低(di)(di)(di)越好，而(er)(er)碳(tan)在(zai)(zai)馬氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)雙重作(zuo)用決定了(le)其(qi)含量(liang)(liang)(liang)應有(you)(you)(you)上(shang)(shang)限(xian)和下(xia)限(xian)控(kong)制，否則將滿(man)足不(bu)(bu)(bu)了(le)使用要求。當1Cr13(ZG1Cr13)中(zhong)的(de)(de)含碳(tan)量(liang)(liang)(liang)低(di)(di)(di)于0.09%,而(er)(er)鉻(ge)又是(shi)標準中(zhong)的(de)(de)中(zhong)、上(shang)(shang)限(xian)時，組(zu)(zu)織中(zhong)會存在(zai)(zai)較多量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)鐵素(su)體(ti)，這(zhe)不(bu)(bu)(bu)僅保證不(bu)(bu)(bu)了(le)熱(re)處理(li)后(hou)的(de)(de)機械性(xing)能(neng)，韌性(xing)很差，還會對復雜零件(jian)的(de)(de)鑄(zhu)造(zao)生(sheng)產產生(sheng)不(bu)(bu)(bu)利作(zuo)用。在(zai)(zai)工廠鑄(zhu)造(zao)生(sheng)產的(de)(de)ZG1Cr13葉(xie)輪中(zhong)，就(jiu)多次出現過因(yin)碳(tan)含量(liang)(liang)(liang)低(di)(di)(di)而(er)(er)造(zao)成的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)問(wen)題。比(bi)如，有(you)(you)(you)一批ZG1Cr13泵葉(xie)輪經(jing)調質(zhi)熱(re)處理(li)后(hou)，機械性(xing)能(neng)達不(bu)(bu)(bu)到(dao)指標，特別是(shi)沖擊韌性(xing)很低(di)(di)(di)，而(er)(er)且在(zai)(zai)葉(xie)輪開口部位(wei)葉(xie)片與蓋板相(xiang)連接處根部產生(sheng)裂(lie)紋(wen)，經(jing)過金相(xiang)分析(xi)，組(zu)(zu)織中(zhong)含有(you)(you)(you)近20%左右的(de)(de)塊(kuai)狀(zhuang)鐵素(su)體(ti)，裂(lie)紋(wen)恰(qia)(qia)恰(qia)(qia)起源(yuan)于鐵素(su)體(ti)塊(kuai)處，這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)鐵素(su)體(ti)強度低(di)(di)(di)于基體(ti)組(zu)(zu)織，在(zai)(zai)鑄(zhu)造(zao)和熱(re)處理(li)應力(li)的(de)(de)作(zuo)用下(xia)，成為(wei)薄弱點而(er)(er)產生(sheng)裂(lie)紋(wen)。后(hou)經(jing)對這(zhe)批鑄(zhu)件(jian)成分復查，其(qi)含碳(tan)量(liang)(liang)(liang)只(zhi)達0.07%,鉻(ge)為(wei)13.58%,硅(gui)為(wei)0.8%,正是(shi)由于碳(tan)含量(liang)(liang)(liang)過低(di)(di)(di)而(er)(er)鉻(ge)、硅(gui)偏(pian)上(shang)(shang)限(xian)，致(zhi)使鋼(gang)組(zu)(zu)織中(zhong)產生(sheng)了(le)大(da)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)鐵素(su)體(ti)，并導致(zhi)性(xing)能(neng)降低(di)(di)(di)和產生(sheng)鑄(zhu)造(zao)裂(lie)紋(wen)。熱(re)處理(li)裂(lie)紋(wen)。后(hou)將鑄(zhu)造(zao)葉(xie)輪ZG1Cr13的(de)(de)含碳(tan)量(liang)(liang)(liang)控(kong)制為(wei)不(bu)(bu)(bu)低(di)(di)(di)于0.10%,最佳控(kong)制范圍(wei)為(wei)0.12%~0.14%,再(zai)沒(mei)發生(sheng)過同(tong)類質(zhi)量(liang)(liang)(liang)問(wen)題。
2. 回火脆性問(wen)題
關于(yu)Cr13型馬氏體不銹(xiu)鋼(gang)的(de)回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)問題還缺乏系統的(de)研究(jiu)，一般認為其存在(zai)回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)，特別是2Cr13鋼(gang)回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)更敏感一些。這(zhe)幾種鋼(gang)應用(yong)于(yu)制造機械(xie)構件(jian)時，常在(zai)調質(zhi)狀態下使用(yong)，對(dui)第(di)二類回(hui)火(huo)脆(cui)性(xing)尤應注(zhu)意，當(dang)要求有高韌性(xing)時，回(hui)火(huo)時應采用(yong)油冷。表(biao)4-8顯示了不同回(hui)火(huo)冷卻方(fang)法(fa)對(dui)2Cr13鋼(gang)沖擊韌性(xing)的(de)影響。
3. 3Cr13 鋼淬火(huo)裂紋問題
在馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼中(zhong)，3Cr13鋼的(de)含碳量(liang)較高，淬(cui)(cui)(cui)火(huo)冷(leng)卻，特別(bie)是油冷(leng)時(shi)會產生(sheng)較大的(de)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)應力，其馬氏(shi)體轉變溫度又(you)低，易產生(sheng)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)裂紋。所以，3Cr13鋼淬(cui)(cui)(cui)火(huo)時(shi)，應注意防止裂紋的(de)發(fa)生(sheng)。可采取(qu)以下一些措施。
①. 盡量在粗加工后淬(cui)火
因為鍛造或軋制坯(pi)件的(de)表(biao)面可(ke)能存在(zai)細紋、劃痕等(deng)、將(jiang)成為淬火應(ying)力集中點和淬火裂(lie)紋的(de)誘因。如粗加工確實有困難(nan)，可(ke)用砂輪等(deng)工具(ju)磨掉表(biao)面缺陷。
②. 控制(zhi)淬火加熱速度
這類鋼一(yi)般都是塑(su)性差、導熱性不好。淬火加熱速度(du)(du)(du)過快，表面與心部溫(wen)差增大(da)，在(zai)表面層已發生奧(ao)氏體轉變時，內層還處于較低(di)溫(wen)度(du)(du)(du)的低(di)塑(su)性狀態(tai)，這樣，表面層因(yin)奧(ao)氏轉變體積變小收縮，受到內層制約，產生拉應力，當拉應力超(chao)過材料破(po)斷(duan)強度(du)(du)(du)時，即產生裂(lie)紋(wen)。因(yin)此，可(ke)采用預熱（500~700℃)或在(zai)低(di)溫(wen)段控制升溫(wen)速度(du)(du)(du)不大(da)于80℃/h,800℃后再提(ti)高升溫(wen)速度(du)(du)(du)等(deng)方法。
③. 控制淬(cui)火油冷卻時(shi)的(de)工(gong)件出(chu)油溫度。
這類材料(liao)因合金(jin)元(yuan)素(su)高，馬(ma)氏體轉變溫(wen)度(du)又(you)低，如果淬火冷卻(que)時間(jian)長，會增加淬火應力而(er)產生(sheng)淬火裂紋，特(te)別是截(jie)面較大的(de)(de)零件(jian)，有(you)時心部(bu)原始組織(zhi)的(de)(de)缺(que)陷比(bi)表(biao)面嚴重(zhong)，加大了淬火產生(sheng)裂紋的(de)(de)可能(neng)性。可適當減(jian)緩工件(jian)的(de)(de)冷卻(que)速(su)度(du)。如控制(zhi)工件(jian)出(chu)油時的(de)(de)表(biao)面溫(wen)度(du)，一般控制(zhi)在馬(ma)氏體開始轉變溫(wen)度(du)以下150~200℃,或表(biao)面溫(wen)度(du)不高于(yu)50~80℃.對于(yu)大型工件(jian)，心部(bu)溫(wen)度(du)較高，熱量還會向(xiang)表(biao)面傳遞，可采用油－空(kong)氣－油－空(kong)氣交(jiao)替冷卻(que)的(de)(de)方式(shi)，以減(jian)緩淬火應力。
在高碳馬(ma)氏體(ti)鋼(gang)油(you)淬(cui)(cui)火(huo)冷卻(que)時(shi)，還(huan)應注(zhu)意的(de)一個問題(ti)是適當(dang)控制油(you)的(de)攪(jiao)動速度。在保證油(you)溫不大(da)于80℃和不發生火(huo)災的(de)條件下(xia)，不必盲目追求和加(jia)大(da)油(you)的(de)冷卻(que)效果，試驗研究表明(ming)機械(xie)油(you)在特別劇烈攪(jiao)動時(shi)的(de)淬(cui)(cui)火(huo)冷卻(que)能力會接近水的(de)淬(cui)(cui)火(huo)冷卻(que)能力，這(zhe)對馬(ma)氏體(ti)不銹鋼(gang)來說是很危(wei)險(xian)的(de)。這(zhe)種情況也是有過教訓的(de)。
④. 淬火后及時回火
馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)(zai)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)冷(leng)卻(que)結(jie)束后(hou)(hou)，心部還會繼(ji)續發生馬(ma)氏體(ti)轉變，不(bu)斷(duan)增加淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)應力，工(gong)件在(zai)(zai)放置(zhi)過(guo)程中(zhong)，淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)應力也會改變其分布方(fang)式，形(xing)成新的應力集中(zhong)點(dian)，這都(dou)可(ke)(ke)能使(shi)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)工(gong)件在(zai)(zai)放置(zhi)過(guo)程中(zhong)發生開裂(lie)，所以，這類(lei)鋼(gang)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)后(hou)(hou)應及時(shi)(shi)(shi)回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)。工(gong)件冷(leng)卻(que)到室溫或用手(shou)可(ke)(ke)長(chang)期觸及的溫度時(shi)(shi)(shi)即可(ke)(ke)回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)。淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)后(hou)(hou)最多不(bu)要超過(guo)8小時(shi)(shi)(shi)應進行回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)，尤其在(zai)(zai)北(bei)方(fang)冬季(ji)更應注意(yi)這一(yi)問題。曾經發生過(guo)這類(lei)事(shi)故，在(zai)(zai)對一(yi)批(pi)馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)泵軸淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)后(hou)(hou)，因(yin)設備不(bu)足，未能及時(shi)(shi)(shi)回(hui)火(huo)(huo)(huo)(huo)，又恰(qia)逢冬天(tian)，氣(qi)溫較低，淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)后(hou)(hou)放置(zhi)15小時(shi)(shi)(shi),結(jie)果這批(pi)軸全部開裂(lie)報廢。
