15-5PH熱處理 15-5PH力學性能 15-5PH航空用鋼

155PH鋼是一種馬氏體沉淀硬化不銹鋼國內牌號為0Cr15Ni5 Cu3Nb。15-5PH鋼是在174PH不銹鋼的基礎上 ,為克服174PH組織中存在的百鐵素體造成塑性降低的缺點發展而來。具有高強度﹑優良的橫向韌性﹑良好的可鍛性﹑變形小,耐蝕性與17-4PH不銹鋼相當等優點1。15-5PH不銹鋼的熱處理方法簡單﹐通過固溶處理形成馬氏體 ,經時效析出強化相產生沉淀硬化。時效的制度不同,其獲得的力學性能不同。本文主要研究了不同熱處理制度對155PH鋼組織和性能的影響。

試驗材料及方法

試驗用料采用真空感應+電渣重熔的G108×18管料,供應狀態為熱擠＋固溶。15-5PH不銹鋼的化學成分實測分析結果見表1 ,符合AMS5659L《自耗電極熔煉15Cr4. 5Ni-0. 3Nb-3.5Cu耐腐蝕鋼棒﹑鍛環、鋼坯》中的規定。

按HB5143——1996《金屬室溫拉伸試驗方法》標準加工成5 mm的短試樣;按HB 5144—1996《金屬室溫沖擊試驗方法》加工成U型缺口沖擊試樣。熱處理試驗取3個固溶溫度:1020、1040、1060 ℃ 3種洽卻方式:空洽、真空淬火油洽.65℃熱水洽卻;8個時效溫度:450、465、480、495、510、525、540.560 ℃ ,

兩種洽卻方式:空洽.65℃熱水帛卻。拉伸代樣經百種熱處理工藝處理后,磨削加工成型;沖擊試樣與拉伸試樣分組同爐經各種熱處理工藝處理后,經銑削、

研磨后加工成U型缺口試樣。固溶處理:①采用zY C2-65真空雙室加壓淬火爐加熱,爐溫均勻性±5 ℃,保溫時間為55 min ,真空淬火油洽卻;②采用RJX2-45高溫箱式電爐加熱 ,爐溫均勻性±5 ℃ ,保溫時間為35 min ,分別采用空氣、65℃熱水洽卻。時效

采用JH36井式回火爐加熱,爐溫均勻性±5 c ,480℃時效保溫0.5、1、2.3、4 h ,分別采用空洽.65 ℃熱水洽卻;其余溫度時效保溫時間均為4 h ,希卻方式均采用空洽。

拉伸試驗取3個試樣平均值,在 CMT5205微機電子控制萬能試驗機上進行,試驗溫度室溫(19 ℃)。沖擊試驗取3個試樣平均值,采用JB-30沖擊試驗機進行沖擊試驗,試驗溫度室溫（20 c )。用HR150洛氏硬度計測試沖擊試樣硬度 ,每點沖擊試樣檢測硬度3次取平均值。將沖擊試驗后試樣加工成金相試樣,采用DMIRM金相顯微鏡進行顯微組織觀察,試樣經金相砂紙拋光并經拋光機研磨,侵蝕劑為CuSO4溶液侵蝕時間15~20s。

表2為155PH不銹鋼不同溫度固溶后的力學性能,加熱設備選擇真空淬火爐,油洽。從表2中可以看出,隨著固溶溫度的升高,強度、硬度升高 ,但塑性﹑韌性降低。在1020 ~1060 ℃固溶后的硬度34 HRC左右,1040 ℃溫度固溶時,強度與塑性的配合*佳。

表3為1040℃固溶(真空淬火爐加熱20 ~40 ℃油洽;箱式電阻吏加熱空氣和 65 ℃熱水洽卻) 480 ℃× 4 h時效空洽后的力學性能。從表3中可以看出,固溶空冶時效后的強度﹑硬度高;固溶油帛時效后強度低 ,而沖擊值高,硬度與采用空帛的相差不大。三種洽卻介質洽卻速度: V熱水>V油> v 空氣 ,15-5PH鋼Ms點在室溫以上,空洽即可獲得高強度,洽卻速度不是影響馬氏體轉變的因素。為保證獲得較高強度,同時降低變形和開裂,對于加工余量較大的工件,應采用空洽。

表4為供貨固溶態試樣經480℃ ×1 h時效,冷卻介質分別選用65℃熱水﹑空氣時效后的力學性能。從表4中可以看出,時效后空洽的抗拉強度﹑硬度稍高于采用熱水洽卻的,而沖擊值則明顯低于熱水洽卻的 ,時效后熱水洽卻可提高15-5PH不銹鋼的韌性。

1)15-5PH不銹鋼隨固溶溫度的提高強度﹑硬度提高 ,但塑性、韌性降低。固溶溫度1040℃左右時,達到塑性與韌性的*佳配合。固溶空洽即可獲得馬氏體,得到高強度。

2) 15-5PH不銹鋼在450~465℃時效時,強度、硬度高 ,而沖擊值低。隨著時效溫度的升高,強度﹑硬度降低,塑性 ,韌性提高在495℃左右出現明顯過時效。時效采用熱水洽卻能提高材料的沖擊性能﹐480℃時效1 h出現硬度﹑強度的峰值,沖擊值低,隨著保溫時間的延長,硬度﹑強度有所降低沖擊值升高。

3)15-5PH不銹鋼是一種馬氏體時效硬化不銹鋼,固溶空洽可獲得馬氏體+殘留奧氏體,隨著固溶溫度的升高 ,晶粒變大。在450 ~465℃時效出現峰值，主要與組織中細小的富銅相共格析出有關 ,時效溫度升高,富銅相晶粒長大 ,逆轉變奧氏體增多,從而材料的強度,硬度降低,韌性增加。