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(qiáng)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(xué)成分的調(diào)整，選取了幾種方案進(jìn)行熱處理工藝試驗(yàn)，經(jīng)硬度檢測、金相分析后優(yōu)化了一組工藝參數(shù)，成功完成了大型主關(guān)鍵件紡絲模頭的熱處理。

關(guān)鍵詞：不銹鋼 鐵素體 機(jī)械性能

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

在化纖紡織機(jī)械設(shè)備中，由于化纖材料的特殊性，對化纖設(shè)備上的一些關(guān)鍵件的材料選用有特殊的要求。例如：紡粘非織造紡絲機(jī)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(jī)械性能，在400 ℃以下使用不影響其耐腐蝕性及其機(jī)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(fù)雜等。

1 紡絲模頭的設(shè)計(jì)、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(jié)合面（3 200 mm×350 mm），在高溫、高壓下不允許產(chǎn)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(yīng)力處理。

2 紡絲模頭的材料化學(xué)成分規(guī)定及調(diào)整

1Cr17Ni2材料的化學(xué)成分如表1所示。

從表1中可以看出C、Cr、Ni三個(gè)主要元素的上下限范圍還是較寬的。

這三個(gè)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?；w中鐵素體含量的多少直接影響鋼在常溫及使用狀態(tài)下的機(jī)械性能。為此我們對此零件鍛坯材料的化學(xué)成分做出了適當(dāng)調(diào)整，提出了主要化學(xué)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(shí)在鋼中難免會出現(xiàn)白點(diǎn)等缺陷，故冶煉鍛造后需馬上進(jìn)行去白點(diǎn)退火處理，以消除材料冶煉鍛造過程中的白點(diǎn)缺陷，經(jīng)粗加工后進(jìn)行超聲波探傷檢查。

3 熱處理工藝的確定

材料化學(xué)成分的變化對調(diào)質(zhì)后的組織及機(jī)械性能有較大的影響，同時(shí)加熱溫度、保溫時(shí)間等對組織及機(jī)械性能也有著至關(guān)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(dǎo)致組織中出現(xiàn)大量的鐵素體，同時(shí)資料中也指出加熱時(shí)間過長同樣會導(dǎo)致出現(xiàn)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(dāng)材料的化學(xué)成分確定后，正確的加熱方式、加熱溫度、保溫時(shí)間及冷卻方式是關(guān)鍵。為此，我們制作了數(shù)種工藝試塊，進(jìn)行了幾種不同淬火溫度、工藝時(shí)間和回火溫度、回火時(shí)間的工藝試驗(yàn)，并對其進(jìn)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(jié)果的分析研究，最終優(yōu)化了一套工藝參數(shù)。

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(yàn)證：試塊經(jīng)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(jīng)檢測，結(jié)果為：顯微組織為均勻細(xì)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(jì)算7%～8%，縱向呈條狀分布，橫向呈細(xì)小棱角狀分布，整個(gè)試樣分布均勻，未見網(wǎng)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(jié)果）。以此為依據(jù)確定了熱處理工藝的溫度T 、工藝保溫時(shí)間I 、冷卻方式、回火溫度T 回，回火時(shí)間t 回，回火冷卻方式。

為了確保零件精度，在機(jī)加工過程中合理安排了多次去應(yīng)力處理，這也是關(guān)鍵工序內(nèi)容。

4 結(jié)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(fù)雜。熱處理后要得到良好的組織和綜合機(jī)械性能，必須堅(jiān)持對鍛坯材料及鍛后退火處理有所控制；同時(shí)熱處理工藝是關(guān)鍵，選擇適當(dāng)?shù)募訜釡囟取⒓訜釙r(shí)間、冷卻方式、回火溫度及時(shí)間、回火后的冷卻方式等，可使調(diào)質(zhì)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(jī)械性能。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳德和.不銹鋼的性能與組織[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2] JB/T6398—92，大型不銹、耐酸、耐熱鋼鍛件[S].