15-5PH热处理 15-5PH力学性能

　　

　　15-5PH钢是一种马氏体沉淀硬化不锈钢国内牌号为0Cr15Ni5 Cu3Nb。15-5PH钢是在174PH不锈钢的基础上 ,为克服174PH组织中存在的百铁素体造成塑性降低的缺点发展而来。具有高强度﹑优良的横向韧性﹑良好的可锻性﹑变形小,耐蚀性与17-4PH不锈钢相当等优点1。15-5PH不锈钢的热处理方法简单﹐通过固溶处理形成马氏体 ,经时效析出强化相产生沉淀硬化。时效的制度不同,其获得的力学性能不同。本文主要研究了不同热处理制度对155PH钢组织和性能的影响。

　　试验材料及方法

　　试验用料采用真空感应+电渣重熔的G108×18管料,供应状态为热挤+固溶。15-5PH不锈钢的化学成分实测分析结果见表1 ,符合AMS5659L《自耗电极熔炼15Cr4. 5Ni-0. 3Nb-3.5Cu耐腐蚀钢棒﹑锻环、钢坯》中的规定。

　　按HB5143——1996《金属室温拉伸试验方法》标准加工成5 mm的短试样;按HB 5144—1996《金属室温冲击试验方法》加工成U型缺口冲击试样。热处理试验取3个固溶温度:1020、1040、1060 ℃ 3种洽却方式:空洽、真空淬火油洽.65℃热水洽却;8个时效温度:450、465、480、495、510、525、540.560 ℃ ,

　　两种洽却方式:空洽.65℃热水帛却。拉伸代样经百种热处理工艺处理后,磨削加工成型;冲击试样与拉伸试样分组同炉经各种热处理工艺处理后,经铣削、

　　研磨后加工成U型缺口试样。固溶处理:①采用zY C2-65真空双室加压淬火炉加热,炉温均匀性±5 ℃,保温时间为55 min ,真空淬火油洽却;②采用RJX2-45高温箱式电炉加热 ,炉温均匀性±5 ℃ ,保温时间为35 min ,分别采用空气、65℃热水洽却。时效

　　采用JH36井式回火炉加热,炉温均匀性±5 c ,480℃时效保温0.5、1、2.3、4 h ,分别采用空洽.65 ℃热水洽却;其余温度时效保温时间均为4 h ,希却方式均采用空洽。

　　拉伸试验取3个试样平均值,在 CMT5205微机电子控制万能试验机上进行,试验温度室温(19 ℃)。冲击试验取3个试样平均值,采用JB-30冲击试验机进行冲击试验,试验温度室温(20 c )。用HR150洛氏硬度计测试冲击试样硬度 ,每点冲击试样检测硬度3次取平均值。将冲击试验后试样加工成金相试样,采用DMIRM金相显微镜进行显微组织观察,试样经金相砂纸抛光并经抛光机研磨,侵蚀剂为CuSO4溶液侵蚀时间15~20s。

　　表2为155PH不锈钢不同温度固溶后的力学性能,加热设备选择真空淬火炉,油洽。从表2中可以看出,随着固溶温度的升高,强度、硬度升高 ,但塑性﹑韧性降低。在1020 ~1060 ℃固溶后的硬度34 HRC左右,1040 ℃温度固溶时,强度与塑性的配合佳。

　　表3为1040℃固溶(真空淬火炉加热20 ~40 ℃油洽;箱式电阻吏加热空气和 65 ℃热水洽却) 480 ℃× 4 h时效空洽后的力学性能。从表3中可以看出,固溶空冶时效后的强度﹑硬度高;固溶油帛时效后强度低 ,而冲击值高,硬度与采用空帛的相差不大。三种洽却介质洽却速度: V热水>V油> v 空气 ,15-5PH钢Ms点在室温以上,空洽即可获得高强度,洽却速度不是影响马氏体转变的因素。为保证获得较高强度,同时降低变形和开裂,对于加工余量较大的工件,应采用空洽。

　　表4为供货固溶态试样经480℃ ×1 h时效,冷却介质分别选用65℃热水﹑空气时效后的力学性能。从表4中可以看出,时效后空洽的抗拉强度﹑硬度稍高于采用热水洽却的,而冲击值则明显低于热水洽却的 ,时效后热水洽却可提高15-5PH不锈钢的韧性。

　　1)15-5PH不锈钢随固溶温度的提高强度﹑硬度提高 ,但塑性、韧性降低。固溶温度1040℃左右时,达到塑性与韧性的佳配合。固溶空洽即可获得马氏体,得到高强度。

　　2) 15-5PH不锈钢在450~465℃时效时,强度、硬度高 ,而冲击值低。随着时效温度的升高,强度﹑硬度降低,塑性 ,韧性提高在495℃左右出现明显过时效。时效采用热水洽却能提高材料的冲击性能﹐480℃时效1 h出现硬度﹑强度的峰值,冲击值低,随着保温时间的延长,硬度﹑强度有所降低冲击值升高。

　　3)15-5PH不锈钢是一种马氏体时效硬化不锈钢,固溶空洽可获得马氏体+残留奥氏体,随着固溶温度的升高 ,晶粒变大。在450 ~465℃时效出现峰值，主要与组织中细小的富铜相共格析出有关 ,时效温度升高,富铜相晶粒长大 ,逆转变奥氏体增多,从而材料的强度,硬度降低,韧性增加。

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