1Cr17Ni2鋼制紡絲模頭熱處理

周楠+史艷紅+劉華洲+王宏+王蘭蘭

摘 要：該文所敘述的紡絲模頭所采用的1Cr17Ni2材料是一種高強度耐酸不銹鋼，因這種鋼的一些特殊性能，對熱加工工藝提出了較高的要求。我們通過對材料化學成分的調整，選取了幾種方案進行熱處理工藝試驗，經硬度檢測、金相分析后優化了一組工藝參數，成功完成了大型主關鍵件紡絲模頭的熱處理。

關鍵詞：不銹鋼 鐵素體 機械性能

中圖分類號：TS173.8 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）05（b）-0084-02

在化纖紡織機械設備中，由于化纖材料的特殊性，對化纖設備上的一些關鍵件的材料選用有特殊的要求。例如：紡粘非織造紡絲機上的紡絲模頭采用了1Cr17Ni2不銹鋼。

1Cr17Ni2屬鐵素體-馬氏體型耐酸不銹鋼，它不僅具有Cr17鐵素體不銹鋼的高耐腐蝕性，而且具有高的機械性能，在400 ℃以下使用不影響其耐腐蝕性及其機械性能。但在一定程度上保留了高鉻鐵素體鋼的不足，如脆性、熱加工工藝復雜等。

1 紡絲模頭的設計、使用要求及熱處理要求

（1）該零件使用工作狀況：剛性密封的大結合面（3 200 mm×350 mm），在高溫、高壓下不允許產生泄漏。故零件的制造及使用精度要求高。

（2）熱處理要求：紡絲模頭屬大型零件，零件尺寸如圖1所示。重量約為1 500 kg，HB：241～286，鐵素體含量<15%，去應力處理。

2 紡絲模頭的材料化學成分規定及調整

1Cr17Ni2材料的化學成分如表1所示。

從表1中可以看出C、Cr、Ni三個主要元素的上下限范圍還是較寬的。

這三個元素成分的波動，熱處理后會造成組織上的很大變化，其中主要是鐵素體量的變化。基體中鐵素體含量的多少直接影響鋼在常溫及使用狀態下的機械性能。為此我們對此零件鍛坯材料的化學成分做出了適當調整，提出了主要化學元素C、Cr、Ni的范圍要求，如表2所示。

不銹鋼大型鍛件在冶煉及鍛造時在鋼中難免會出現白點等缺陷，故冶煉鍛造后需馬上進行去白點退火處理，以消除材料冶煉鍛造過程中的白點缺陷，經粗加工后進行超聲波探傷檢查。

3 熱處理工藝的確定

材料化學成分的變化對調質后的組織及機械性能有較大的影響，同時加熱溫度、保溫時間等對組織及機械性能也有著至關重重的影響。我們從18Cr-2Ni%的平衡圖中可以看出：較高的溫度加熱會導致組織中出現大量的鐵素體，同時資料中也指出加熱時間過長同樣會導致出現大量的鐵素體。另外，1Cr17Ni2鋼不僅具有高鉻鋼固有的475 ℃脆性傾向，而且還具有回火脆性傾向。因此，當材料的化學成分確定后，正確的加熱方式、加熱溫度、保溫時間及冷卻方式是關鍵。為此，我們制作了數種工藝試塊，進行了幾種不同淬火溫度、工藝時間和回火溫度、回火時間的工藝試驗，并對其進行了硬度、顯微組織、晶粒度、鐵素體含量等的檢測。通過對幾種不同工藝試塊檢測結果的分析研究，最終優化了一套工藝參數。

然后又從模頭本體上截取尺寸為370 mm×145 mm×310 mm的試塊，再次驗證：試塊經淬火、二次高溫回火后從中部截取金相試樣，制成縱、橫向兩磨面。經檢測，結果為：顯微組織為均勻細小的回火索氏體+極少量殘留奧氏體+少量均勻分布的鐵素體（按面積計算7%～8%，縱向呈條狀分布，橫向呈細小棱角狀分布，整個試樣分布均勻，未見網狀），淬火晶粒度7級，硬度HB255～260（橫截面取樣從表面至中心的檢測結果）。以此為依據確定了熱處理工藝的溫度T 、工藝保溫時間I 、冷卻方式、回火溫度T 回，回火時間t 回，回火冷卻方式。

為了確保零件精度，在機加工過程中合理安排了多次去應力處理，這也是關鍵工序內容。

4 結語

1Cr17Ni2鋼制大型工件的熱處理，因其材料的特性，致使熱處理的工藝復雜。熱處理后要得到良好的組織和綜合機械性能，必須堅持對鍛坯材料及鍛后退火處理有所控制；同時熱處理工藝是關鍵，選擇適當的加熱溫度、加熱時間、冷卻方式、回火溫度及時間、回火后的冷卻方式等，可使調質后組織中獲得不超過10%的鐵素體及極少量的殘留奧氏體，從而使零件獲得較高的綜合機械性能。

參考文獻

[1] 陳德和.不銹鋼的性能與組織[M].機械工業出版社，2008.

[2] JB/T6398—92，大型不銹、耐酸、耐熱鋼鍛件[S].