前言

不銹鋼零部件一般都是在腐蝕條件下工作，根據工作環境的不同，其選材和熱處理工藝也不同。一般來說，對不銹鋼零部件的熱處理要求是：

1)不銹鋼零件首先要保持和提高耐蝕性，不管采取什么樣的熱處理工藝，都要以不降低其耐蝕性為原則。

2)不銹鋼鍛件要具有適合的工作硬度和良好的韌性，對于要求高耐磨的不銹鋼鍛件，可以采用馬氏體不銹鋼進行淬火和低溫回火；為了提高耐磨性和耐蝕性，鍛件也可在熱處理后進行滲氮處理。

3)不銹鋼鍛件加熱時，要特別注意防止零件表面氧化、脫碳、增碳或浸蝕。

4)不銹鋼鍛件在熱處理時，應盡量避免和減少零件熱處理變形。對于形狀復雜和精密的不銹鋼零件，為了減少其熱處理變形，可采用沉淀硬化鋼，在固溶處理后進行加工成形，然后再進行時效（沉淀硬化）處理。

5)不銹鋼零件在淬火后應及時回火，回火溫度要高于不銹鋼零件的工作溫度，以免不銹鋼鍛件在工作時繼續發生組織轉變，形成新的組織應力。

馬氏體不銹鋼零件的熱處理

馬氏體不銹鋼在既要求一定的耐蝕性又要求高的力學性能的條件下得到了廣泛的應用，如塑料模具、滾動軸承、汽輪機葉片、柱塞、閥、軸、彈簧等。

馬氏體不銹鋼同奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特性明顯不同，馬氏體不銹鋼加熱到高溫會轉變成奧氏體，快速冷卻后，奧氏體將轉變成馬氏體組織。馬氏體不銹鋼像普通合金鋼一樣有明顯的相變點，可以通過熱處理淬火而硬化。而且馬氏體不銹鋼鉻含量高，淬透性好，隨著鋼中碳含量的提高，硬度也有所提高，回火時可以在較大的范圍內調整其硬度、強度和韌性。因此馬氏體不銹鋼既可以作為結構鋼應用，也可以作為工具鋼應用。

馬氏體不銹鋼是熱裂紋敏感性鋼種，該鋼種在低溫時熱導率低，其零件特別是形狀復雜和大型零件在快速加熱時易產生變形和裂紋，因此在處理此類零件時，應該在低溫時緩慢加熱，并采用預熱或階梯式升溫。

對于高碳高鉻型馬氏體不銹鋼零件，為了得到高的萍火硬度、高的耐磨性和良好的耐蝕性，如95Crl8鋼制零件，其淬火溫度一般采用1050-1lOO℃，淬火冷卻一般采用油冷。為了減少高碳高鉻馬氏體不銹鋼零件的變形和開裂，也可以采用空冷或在100-150℃的熱油中冷卻。對于大型和形狀復雜的零件，為了減少零件的變形和開裂，可以采用分級淬火或等溫淬火。為了消除內應力并提高零件的綜合力學性能，淬火后零件必須及時進行回火，一般采用200℃左右的低溫回火處理，以防回火溫度過高，形成過多的鉻碳化合物，降低基體組織的鉻含量，影響其耐蝕性；再之，回火溫度過高，零件的硬度降低，其耐磨性也降低，這和選擇高碳高鉻馬氏體不銹鋼的目的有所違背。

對于所用中碳高鉻型馬氏體不銹鋼制造的零件，如40Crl3鋼，其淬火溫度一般選擇1050℃。由于鋼中的鉻含量高、淬透性好，對于小型的馬氏體不銹鋼零件，淬火冷卻可以采用空冷，以減少不銹鋼零件的熱處理變形；對于較大尺寸的馬氏體不銹鋼零件，則采用油冷。

40Cr13鋼制零件一般采用兩種回火工藝規范。對于要求高硬度、高耐蝕性的不銹鋼零件，一般回火溫度為200-3OO℃;而對于要求高強韌性、高耐蝕性的不銹鋼零件則采用650-700℃回火。通過高溫回火，還可以使鋼中的鉻碳化物向 (Cr、Fe)轉變，改善鋼中貧鉻區的現象，使不銹鋼零件得到較高的耐蝕性和較好的綜合力學性能。40013鋼具有一定的回火脆性，當采用高溫回火時，回火后宜采用油冷。

對于低碳高鉻型馬氏體不銹鋼制零件，如14Crl7Ni2鋼，其耐蝕性較40cr13鋼好。該鋼具有較高的強度和硬度，因此對于要求耐蝕性高且又要求具有一定強度的零件，一般采用14Crl7Nil2鋼制造。對于14Crl7Ni2鋼，由于加入了質量分數為2%的鎳，使鋼的基體組織由單相鐵素體過渡到α+β兩相組織，淬火時相轉變為馬氏體，因此該鋼制造的零件可以通過熱處理來提高其性能。

14Crl7Ni鋼零件的淬火溫度為950-1050℃,油冷。淬火后低溫回火或高溫間火均有較好的耐蝕性。淬火后經250-3OO℃回火，基體組織為回火馬氏體，鋼的強度和硬度較高，耐磨性好，而且具有高的耐蝕性。回火溫度在600-700℃的鋼，基體組織為回火索氏體和呈帶狀分布的鐵素體，具有較好的強度和韌性配合，而且 也有較高的耐蝕性。但是該鋼在此溫度區間（450-500℃)長時間加熱后，不僅引起脆性，也使不銹鋼零件的耐蝕性顯著惡化，因此一般不予選用。

馬氏體不銹鋼零件應避免在400-600℃的溫度范圍內回火，否則易引起沖擊韌度降低，同時耐蝕性有所下降。
 

下面簡要介紹幾種馬氏體不銹鋼零件的熱處理的實例。

1.12Crl3不銹鋼中板常用熱處理工藝

12Crl3不銹鋼中板經軋制后空冷即發生馬氏體轉變，使鋼板強度提高、塑、韌性變差，給用戶使用帶來一定的困難。為了保證用戶的加工使用，鋼廠在軋制板時必須進行熱處理，采用的熱處理工藝一般有兩種：

(1)軟化處理軟化處理的方法有兩種：

1)高溫回火，將12Crl3不銹鋼軋件加熱至700-800℃保溫2-6h后爐冷至600℃空冷，使馬氏體轉變為回火索氏體，從而降低12Crl3馬氏體不銹鋼板的硬度。

2)完全退火是將12Crl3馬氏體不銹鋼軋件加熱至840-900℃，保溫2-4h，以一定的速度空冷（最好是爐冷至500℃以下空冷），獲得鐵素體+碳化物的平衡組織。

(2)調質（正火+高溫回火）處理，此工藝適合于不銹鋼結構件的熱處理，可以獲得較高的綜合性能。12Crl3馬氏體不銹鋼中板一般不采用此工藝，因為高的綜合力學性能不利于用戶二次加工，而且生產周期較長，生產成本較高。

2.20Crl3鋼冷軋帶鋼的退火工藝

20013冷乳帶鋼的退火工藝有三種方法：

(1)完全退火工藝加熱溫度850-870℃，保溫3-4h，爐冷至550℃后出爐空冷，冷軋變形量可達70%。硬度為161-168HBW。

(2)等溫退火工藝加熱溫度850-870℃，保溫3h，爐冷至720℃保溫3h，爐冷至550℃出爐空冷。冷變形量達到70%，坯料才開裂。硬度為160-166HBW。

(3)不完全退火工藝加熱溫度保溫4-6h，爐冷至550℃后出爐空冷，冷變形量在55%以內。硬度為176-181HBW。

因此可根據使用要求來選擇三種退火工藝，如要求保質、節能考慮選擇第一種工藝；從產品綜合力學性能較高要求考慮，可選擇第二種工藝；從消除應力考慮，可選擇第三種工藝。

3.40Crl3不銹鋼軸熱處理工藝

某廠生產塑料機械的一重要軸，因在腐蝕環境工作，采用40Crl3鋼制造，硬度要求54-58HRC。該廠采取的熱處理工藝是：緩慢加熱至600-620℃，保溫30min,然后升至800℃保溫30min，最后升至1050℃保溫30min，油冷至室溫，在lh內進行-73℃冷處理3h,待恢復到室溫后，再進行200℃回火，保溫2-3h，硬度達到54 -58HRC。

4.95Crl8閥桿熱處理工藝

95Crl8閥桿，由于軸較細，淬火變形較大，在淬火加熱和冷卻時稍有不當，即會變形，其硬度要求為56-60HRC。我們采用專用夾具夾持， 放于真空爐中加熱，其熱處理工藝是：冷爐裝爐，緩慢加熱至510-520℃，保溫40min后緩慢加熱至820℃，保溫30tnin后升至1020℃，保溫50min后淬入熱油中，出爐后加熱至180℃，保溫2?4h。熱處理后閥桿硬度為56-60HRC，變形量符合加工要求。
 

5.14Crl7Ni2鋼活塞桿熱處理工藝

某內燃機廠生產的活塞桿采用14Crl7Ni2鋼制造，硬度要求為40-44HRC。采取的熱處理工藝是：淬火溫度1050℃，保溫30min，淬油，并采取320-340℃回火。熱處理檢測閥桿硬度在40-44HRC范圍內，符合技術要求。

6.13CrllNi2W2MoV鋼汽輪機葉片的熱處理工藝

某廠采用13CrllNi2W2MoV鋼制造汽輪機葉片，其硬度要求為38-42HRC。采用的熱處理工藝是：在真空爐中緩慢加熱至820℃，保溫30min，升溫至1010℃，保溫40min，油冷淬火，回火溫度為540-560℃,保溫2-3h。熱處理后檢查硬度，基本符合要求。

7.18CrllNiMoNbVN鋼螺栓熱處理工藝

ISCrllNiMoNbVN鋼是馬氏體型耐熱鋼。某廠選用該鋼制造汽輪機螺栓，硬度要求32-36HRC。該廠采取的熱處理工藝是：加熱溫度1150℃，保溫30min,淬油，680-700℃：保溫2-3h。熱處理后進行硬度檢查，基本符合技術要求。

8.30Crl3鋼軸亞溫淬火熱處理工藝

某廠采用30Crl3鋼制造帶有鍵槽的軸。該軸在工作中承受較大的沖擊載荷, 要求具有較高的沖擊韌度和嚴格的尺寸變形量，變形量≤0.15mm。

該廠開始采用的熱處理工藝是：加熱溫度（1020±10)℃，保溫2h，油冷，回火溫度為580-610℃，保溫3h硬度為283-320HBW。但在鍵槽部位發生了有規律的變形，變形量≥0.3mm，嚴重影響產品質量。

后來采用了亞溫淬火工藝：加熱溫度960℃,保溫2h，熱油中冷卻，回火溫度為540-580℃，保溫3h，硬度為260-290HBW，組織為回火索氏體，變形量≤0.1mm,基本上全部符合技術要求。

9.40Crl3鋼塑料模具的熱處理

某廠采用40Crl3鋼制造較大型的塑料模具，其外形尺寸為410mm×340mm×205 mm,硬度要求為50-53HRC。

該廠采用下料→鍛造→退火→加工成形→淬火→回火→精加工的生產流程。

鍛造后的退火工藝是：退火溫度為880-900℃，保溫3-4h后爐冷至600℃：以下出爐空冷。退火后模坯的硬度為170-200HBW，便于機械加工。

加工成形后進行熱處理。其熱處理工藝是：在真空爐中緩慢加熱至800℃后保 溫60min,升溫至1050℃后保溫3-4h,油冷。

回火溫度為200-300℃，保溫3-4h。回火后硬度為50-53HRC,符合技術要求。

10.95Cr18鋼塑料模具的熱處理

某廠要制造一套需在腐蝕介質中工作的塑料模具，要求硬度為56-60HRC。比較再三，最后選用95Crl8鋼制造。模具外形尺寸為φ206mm×84mm。

該模具的生產工藝路線是：下料→鍛造→退火→機械加工成形→淬火→回火→精加工。

鍛造后退火工藝為：加熱溫度820-840℃，保溫2h，爐冷到500℃以下出爐空冷。退火后硬度≤255HBW。

淬火，加熱溫度為1050℃，保溫90min，油冷。

回火溫度為180-200℃，保溫2-4h。回火后硬度為56-60HRC,符合技術要求。