1Cr17Ni2不锈钢的热处理性能研究
1Cr17Ni2钢是一种用途广泛的马氏体铁素体型双相不锈钢，由于它具有马氏体不锈钢中最好的耐蚀性和最高的强度，因而在船用机械、压缩机转子、压气机叶片等制造中有着广泛的应用。但是此钢具有475℃脆性和550℃下的高温回火脆性．且化学成分波动对该钢的机械性能影响很大，因此，1Cr17Ni2钢的热处理对材料的合理使用起了重要作用。成都浩生钢铁有限公司工程师通过多年对1Cr17Ni2的热处理性能进行长期研究及实践，得出同时获得高强度、高韧性的热处理方法，并在生产实际中得到了验证和长期推广使用。
1、1Cr17Ni2钢的化学成分见表1，相图见图2
2、热处理特性及其影响因素
图中可知，当 1Cr17Ni2钢加热到 900-1000℃时 ，主要处于γ相区 ，接近 γ／γ+α相界。由于 γ相区小且γ／γ+α相界线几乎是直立的特点，镍、锰、硅、铬等成分稍有波动，就容易影响钢中铁素体的含量。钢的成分波动即使是在规定成分范围内，对δ—铁素体含量也会产生极大影响，当铬 、硅量偏低，镍量偏高时，铁索体量 <10％；当铬含量偏高及碳、氮、镍含量偏低时，能达到极高的铁素体含量。而钢中出现大量铁索体时，机械性能降低，特别对冲击性能的影响更明显。为了限制钢中＆—铁素体含量，其化学成分应控制在 下列范围内：C =0．13～0．17％，Si≤ 0．37％，Mn≤ 0．6％，Cr=16．5～17．5％，N=2．0～2．5％才能保证铁素体含量在 15％以下，冲击韧性无明显恶化。造成大量δ一铁素体的另一原因是加热温度过高及高温下停留时间过长，这种情况主要出现在锻造和轧制过程中。
碳在处理过程中，随奥氏体化温度的升高，1Cr17Ni2钢组织中δ—铁素体数量增加，碳化物逐渐向基体中溶解，1050℃可使碳化物完全溶解，得到以位错马氏体为主的组织，在 1100℃以上加热，组织中孪晶马氏体数量增加，而随奥氏体化温度的升高，该钢的硬度和冲击韧性出现先升后降的同步变化。根据这一特点，要同时获得高强度和冲击韧性从一特点，要同时获得高强度和冲击韧性从理论上是可以实现的。
3、热处理工艺对材料机械性能的影响
①淬火温度对性能的影响
表2分别是不同热处理工艺执行后得到的机械性能与组织情况，从表中我们可以看到淬火温度对机械性能的影响。对1Cr17Ni2钢而言，正常的淬火组织为马氏体和 5～6％ 铁素体。若淬火温度过高，组织 中出现残留奥氏体时，高温回火后，由于奥氏体析出碳化物稳定性降低，回火冷却时转变为马氏体，使钢的强度反常地升高，塑性和韧性显著降低。当淬火温度超过 1050℃时，这种现象表现得尤为显著。重复回火后，使马氏体分解为回火索氏体，钢的塑性及冲击韧性才恢复至较高的水平。因此正常情况下，淬火温度不宜超过 1000℃ ，若需高温淬火，则需要像高速钢那样多次回火。若在更高的温度下淬火还可能使 1Cr17Ni2出现对晶间腐蚀的敏感性。
②回火温度对性能的影响
对1Cr17Ni2钢而言，因其具有475℃脆性和550℃下的高温回火脆性，故在选择回火温度时，应避免此温度区域。从抗蚀性来考虑，在 550℃附近，(Fe、Q)3c 向 (CrFe)7 转变 ，造成贫Cr区与富Cr区基体和碳化物之间所形成的盐电池作用显著加剧，从而降低了抗蚀性。因此，回火温度一般应选择低于400℃或高于565℃的区域。
4、非正常情况下的热处理
某船用机械厂有一批法兰，其化学成分及机械性能要求如表3所示，常规热处理调质后未达到技术要求，主要是冲击值达不到要求
查看其金相组织，发现铁索体量大于 10％，且成大块断续式网状分布。根据这一特征我们认为在不能消除或减少δ—铁索体的情况下，只有改变组织形态，才能使性能达到要求。也只有在高于常规淬火温度的情况下，才能将合金元素及碳化物充分溶解于奥氏体中，在快速冷却的过程中，改变碳化物的析出量及分布，从而达到改善性能的目的。在这一指导思想下，我们选用了1060℃的淬火温度，同时采用 300℃低温回火，结果非常令人满意，性能各项指标均达到要求，如表4所示。
另有一批法兰，其化学成分及性能要求如5。根据以往的经验高温淬火低温回火，往往使材料强度偏高，性能如表6示 。
而 1Cr17Ni2材料随奥氏体化温度的升高，其硬度和冲击韧性会出现先升后降的同步变化所以要使其强度处于要求范围内，则需提高回火温度，适当降低强度，冲击韧性也随之降低，采用同温度重复回火，可使未转变的马氏体分解为回火索氏体，使冲击韧性有所提高，达到性能要求。具体选用了600℃左右的回火温度，进行了两次回火，结 果如表7示，全部符合要求。
5、结论
通过以上分析及实际生产验证可得出以下结论：
①1Cr17Ni2不锈钢要同时获得高强度及高韧性是完全可行的。
②在不能改变δ一铁素体量的情况下可以通过改变组织形态来提高材料的冲击韧性。
③在α—铁素体含量小于10％的情况下，淬火温度不宜超过1000℃。
④回火温度的选择应避免475℃脆性和550℃的高温回火脆性区域。
⑤对1Crl7Ni2不锈钢同温度下的多次重复回火是提高材料综合性能可采取的有效手段。 | 
