Cr-Mo-Co鋼的馬氏體組織在時(shí)效加熱過(guò)程中首先發(fā)生回復(fù),同時(shí)還發(fā)生由馬氏體用擴(kuò)散方式形成鐵素體加奧氏體的逆轉(zhuǎn)變,所生成的奧氏體很穩(wěn)定,冷卻到室溫也不轉(zhuǎn)變。在一般時(shí)效溫度下,這種轉(zhuǎn)變進(jìn)行得很緩慢,在較高溫度下則較迅速,如AFC-77 不銹鋼在700℃以上加熱,這種逆轉(zhuǎn)變就容易發(fā)生。鉬含量增高促使這種反應(yīng)的發(fā)生,而鈷的影響較小,故AFC-77 不銹鋼容易發(fā)生這種反應(yīng),而采用低鉬高鈷的鋼則可以降低這種傾向。
AFC-77 不銹鋼含有0.15%C,有擴(kuò)大γ相區(qū)的作用,使在高溫下得到單一奧氏體,同時(shí)在時(shí)效過(guò)程中析出碳化物,有一定強(qiáng)化作用。這樣的碳含量對(duì)韌性和可焊性沒(méi)有很大的影響。加入0.5%V是因?yàn)殁C對(duì)持久強(qiáng)度有有利作用。硅、錳、硫、磷的降低是為了進(jìn)一步增加鋼的韌性,減少鋼的脆化傾向。
AFC-77 不銹鋼經(jīng)1093℃固溶處理后,油淬到室溫得到馬氏體和殘余奧氏體組織,殘余奧氏體含量約占50%,經(jīng)過(guò)-73℃冷處理后,殘余奧氏體含量減少。它在高溫時(shí)可轉(zhuǎn)變成貝氏體或鐵素體和碳化物,也可能因析出碳化物而提高M(jìn),點(diǎn),在隨后冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變成馬氏體。比較圖9.91中不同碳含量和鉬含量對(duì)鋼性能的影響可以看出,無(wú)碳的AFC-77鋼在400℃以上時(shí)效,隨時(shí)效溫度升高,硬度增加,到565℃出現(xiàn)沉淀硬化高峰,硬度達(dá)45HRC,在溫度范圍500~600℃能保持高硬度,這主要是Fe2Mo和X相產(chǎn)生的。無(wú)鉬鋼時(shí)效在480℃達(dá)到高峰,這主要是碳化物析出所產(chǎn)生的。AFC-77鋼時(shí)效在565℃硬度達(dá)最高峰,超過(guò)50HRC。由此看來(lái),AFC-77鋼的沉淀強(qiáng)化主要是Fe2Mo和X相產(chǎn)生的。相分析證明,AFC-77鋼在時(shí)效過(guò)程中有Cr23C6出現(xiàn),它對(duì)沉淀強(qiáng)化作用較小,在760℃以上時(shí)效時(shí)將出現(xiàn)M6C型碳化物。
AFC-77 不銹鋼在溫度范圍480~650℃時(shí)效后有較高的強(qiáng)度,在500℃時(shí)效,鋼的強(qiáng)化主要與鋼中碳的作用有關(guān),在550℃以上時(shí)效主要是金屬間化合物的沉淀強(qiáng)化作用,但這種鋼的缺點(diǎn)是在425~590℃時(shí)效后會(huì)引起韌性的降低。實(shí)踐證明,若固溶處理溫度升高,碳化物和金屬間化合物進(jìn)一步溶解,提高了奧氏體的合金度,淬火后得到較多的殘余奧氏體,則時(shí)效后的韌性有所提高,但固溶溫度超過(guò)1150℃后,將出現(xiàn)δ鐵素體,且呈塊狀分布,傷害鋼的力學(xué)性能,但可通過(guò)采用雙級(jí)奧氏體化處理工藝以得到良好的綜合力學(xué)性能。
雙級(jí)奧氏體化處理工藝為1200℃奧氏體化,再在850~1150℃等溫保持一定時(shí)間,使8鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體,然后冷卻。這種工藝不僅可以消除塊狀的δ鐵素體,而且細(xì)化了晶粒。這種工藝較之1100℃奧氏體化,可以得到強(qiáng)度和韌性更好的配合。經(jīng)1040~1100℃固溶處理及時(shí)效后和1200℃+1040℃雙級(jí)奧氏體化及熱處理后的強(qiáng)度與韌性的關(guān)系見(jiàn)圖9.92。