摘 要：1Cr17Ni2不锈钢材料，由于其原材料中存在不定量的δ铁素体组织，元素成分波动大等原因，导致热处理后硬度不符合技术条件，时常返工。根据热处理试验，发现了影响1Cr17Ni2材料热处理硬度的因素，并根据1Cr17Ni2原材料中δ铁素体的含量、元素成分，选用适宜的淬火温度及回火温度，解决返工率高的问题。

关键词：δ铁素体;元素成分;淬火温度;回火温度

1Cr17Ni2材料属于马氏体——铁素体不锈钢。其材料即保留了铁素体钢的耐蚀性，又具有马氏体不锈钢的高强度，具有良好的耐蚀性和较高的强度、切削加工性能及冷冲压成形性能[1]，适用于制造在潮湿介质中工作的承力件，是轴、销、螺栓等部件的专用材料。1Cr17Ni2材料在调质状态下其显微组织中主要包含马氏体、δ铁素体相、碳化铬析出相及残余奥氏体相。我单位1Cr17Ni2材料类零（组）件的技术条件一般为35HRC～40HRC，我单位使用的常规淬火温度为960℃～980℃，常规回火温度为490℃～545℃。但是由于1Cr17Ni2材料仍保留了高铬钢所具有的某些缺陷，如热处理组织稳定性差、元素成分微量的波动就会引起钢的组织性能较大的变化等缺陷，常常导致我单位1Cr17Ni2材料热处理后硬度不合格，导致返工。

1 试验内容

1.1 回火温度对硬度的影响

选用不同批次的原材料进行热处理试验。对不同批的1Cr17Ni2材料用970℃淬火，不同回火温度进行试验，热处理后测其HRC硬度，经过反复试验得出，具体情况见表1。通过表1不难发现不同批的1Cr17Ni2材料在相同的淬火温度处理后，在490℃～545℃回火温度区间进行回火，热处理后硬度随回火温度的升高而降低。对于H12-111、H14-107、H16-73等批的1Cr17Ni2材料可选用525℃～545℃温度区间进行回火可满足技术要求，能避免多次返工。经过反复试验发现H17-23、H17-51、H17-52批的1Cr17Ni2材料在我单位常规的淬火温度、常规的回火温度进行热处理后其硬度根本不能满足技术要求。

故考虑回火温度高是导致H17-23、H17-51、H17-52批1Cr17Ni2材料热处理后硬度不合格的原因。故对不同批1Cr17Ni2用970℃进行淬火、300℃进行回火，热处理后检测其硬度，具体情况见表2，通过对比，不难发现H17-23、H17-51、H17-52批的1Cr17Ni2材料热处理后硬度明显偏低，根据HB/Z 80-2011《航空用不锈钢热处理》中1Cr17Ni2材料在950℃～1040℃进行淬火、300℃进行回火后，硬度应大于405HRC（换算值），故认为淬火温度低是影响这几批材料热处理后硬度低的原因。

1.2 淬火温度对硬度的影响

对不同批的1Cr17Ni2材料用不同的淬火温度进行试验，淬火后测其HRC硬度，具体情况见表3。

根据表3可以看出1Cr17Ni2材料在970℃～1030℃温度区间进行淬火，材料的硬度随着淬火温度的升高而升高。常规的1Cr17Ni2材料在常规淬火（970℃）后的硬度大致为42HRC左右。但H17-23、H17-51、H17-52批的1Cr17Ni2材料在970℃淬火后只有36HRC左右，根据试验发现H17-23、H17-51、H17-52这3批1Cr17Ni2材料在1030℃淬火时材料硬度值正常。根据表1、表2、表3试验得出淬火温度是影响H17-23、H17-51、H17-53批1Cr17Ni2材料热处理后硬度不合格的主要因素。

1.3 δ铁素体对硬度的影响

1Cr17Ni2不锈钢材料金相组织中经常出现一种相——δ铁素体相，δ铁素体相是一种非常有害的组织，由于钢中δ铁素体的存在会影响到钢的热塑性，降低钢的强度并恶化钢的横向韧性和耐蚀性，因此要求尽量减少钢中δ铁素体的含量，但是普通热处理手段根本无法减少δ铁素体含量，只能通过从材料加工的源头控制1Cr17Ni2材料的化学成分和冶炼温度，才可以将δ铁素体相的含量控制在一定的水平。Cr、Mo、Si元素是铁素体形成的主要元素，对铁素体的形成有促进作用。Ni、C、Mn元素是奥氏体形成的主要元素，对铁素体的形成有抑制作用[3]。当1Cr17Ni2原材料中铬含量是上限，镍含量是下限时，1Cr17Ni2原材料中的δ铁素体的含量可能高达30%～40%。经对H17-23、H17-51、H17-52批的原材料进行δ铁素体含量检查，发现其δ铁素体含量均在15%～20%左右。其他批材料δ铁素体含量基本在10%左右。故认为在相同的热处理制度下，原材料中含有的δ铁素体含量越高，热处理后材料的硬度就越低。

1.4 元素成分对硬度的影响

对不同批的1Cr17Ni2材料进行元素分析，具体情况见表4。

根据表4可以看出不同批的1Cr17Ni2材料元素含量均符合标准值，但是通过对比，不难发现H17-23、H17-51、H17-52批的1Cr17Ni2材料中Ni的含量低于2%，其他批1Cr17Ni2材料中Ni的含量均大于2%，Cr及C的含量基本与其他批次材料相同。在1Cr17Ni2不锈钢中，虽然碳含量对减少δ铁素体形成量影响最大，但是试验中这几批1Cr17Ni2原材料中的碳含量变化不大，而镍的变化比较大，根据试验得出对减少1Cr17Ni2材料中δ铁素体形成量Ni元素的影响最大，故1Cr17Ni2原材料中Ni元素的含量越多，就会更好抑制原材料中δ铁素体的产生，提高原材料热处理的硬度。同时Ni元素是奥氏体形成的主要元素，对材料的奥氏体化有促进作用，淬火加热的目的就是为了使材料奥氏体化，材料的奥氏体化越充分，淬火冷却时形成的强化相就越多，硬度就会越高，性能就会更好，故Ni元素对减少1Cr17Ni2材料中δ铁素体的含量及提高热处理后材料的硬度影响巨大。试验得出当C及Cr含量大致相同时，1Cr17Ni2原材料中Ni元素含量越多，原材料中δ铁素体相就会越少，在相同的热处理制度下热处理后硬度就会越高。对H17-23、H17-51、H17-52批材料进行反复的热处理试验，试验得出H17-23、H17-51、H17-52批（同一供应商）1Cr17Ni2材料经1030℃进行淬火、490℃～500℃温度区间进行回火后，硬度可达到36HRC～37HRC，可满足技术要求，热处理后对其进行显微试验，发现δ铁素体含量均在15%～20%，与热处理前无明显变化。

2 结论

（1）1Cr17Ni2材料在970℃～1030℃温度区间进行淬火，淬火温度越高，淬火后硬度就越高。

（2）1Cr17Ni2材料在相同的淬火温度下淬火，在490℃～540℃温度区间进行回火，回火温度越高，材料热处理后硬度就越低。

（3）1Cr17Ni2材料中Ni元素，对δ铁素体的形成量有抑制作用。当1Cr17Ni2材料中C及Cr含量大致相同、Ni元素含量偏上限时，材料热处理后硬度就会越高。

（4）对从XX供应商采购的1Cr17Ni2材料采用1030℃进行淬火、490℃～500℃温度区间进行回火，可满足技术要求。

（5）对于1Cr17Ni2原材料中Ni含量偏上，且鐵素体含量不大于10%的其他批1Cr17Ni2材料可采用970℃进行淬火、525℃～545℃温度区间进行回火，可满足技术要求。

参考文献：

[1]钟培道，卢影峰.中国航空材料手册-1Cr17Ni2材料.北京：中国标准出版社，2002.

[2]于新年，王克喜，王广生，孙枫，刘连生，张尊礼，王丽，焦清扬，王子淮.HB/Z 80-2011航空用不锈钢热处理.北京：中国航空综合技术研究，2011.

作者简介：王宇（1990—），男，满族，山东莒南人，本科，工程师，研究方向：金属材料热处理。