前言

不锈钢零部件一般都是在腐蚀条件下工作，根据工作环境的不同，其选材和热处理工艺也不同。一般来说，对不锈钢零部件的热处理要求是：

1)不锈钢零件首先要保持和提高耐蚀性，不管采取什么样的热处理工艺，都要以不降低其耐蚀性为原则。

2)不锈钢锻件要具有适合的工作硬度和良好的韧性，对于要求高耐磨的不锈钢锻件，可以采用马氏体不锈钢进行淬火和低温回火；为了提高耐磨性和耐蚀性，锻件也可在热处理后进行渗氮处理。

3)不锈钢锻件加热时，要特别注意防止零件表面氧化、脱碳、增碳或浸蚀。

4)不锈钢锻件在热处理时，应尽量避免和减少零件热处理变形。对于形状复杂和精密的不锈钢零件，为了减少其热处理变形，可采用沉淀硬化钢，在固溶处理后进行加工成形，然后再进行时效（沉淀硬化）处理。

5)不锈钢零件在淬火后应及时回火，回火温度要高于不锈钢零件的工作温度，以免不锈钢锻件在工作时继续发生组织转变，形成新的组织应力。

马氏体不锈钢零件的热处理

马氏体不锈钢在既要求一定的耐蚀性又要求高的力学性能的条件下得到了广泛的应用，如塑料模具、滚动轴承、汽轮机叶片、柱塞、阀、轴、弹簧等。

马氏体不锈钢同奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特性明显不同，马氏体不锈钢加热到高温会转变成奥氏体，快速冷却后，奥氏体将转变成马氏体组织。马氏体不锈钢像普通合金钢一样有明显的相变点，可以通过热处理淬火而硬化。而且马氏体不锈钢铬含量高，淬透性好，随着钢中碳含量的提高，硬度也有所提高，回火时可以在较大的范围内调整其硬度、强度和韧性。因此马氏体不锈钢既可以作为结构钢应用，也可以作为工具钢应用。

马氏体不锈钢是热裂纹敏感性钢种，该钢种在低温时热导率低，其零件特别是形状复杂和大型零件在快速加热时易产生变形和裂纹，因此在处理此类零件时，应该在低温时缓慢加热，并采用预热或阶梯式升温。

对于高碳高铬型马氏体不锈钢零件，为了得到高的萍火硬度、高的耐磨性和良好的耐蚀性，如95Crl8钢制零件，其淬火温度一般采用1050-1lOO℃，淬火冷却一般采用油冷。为了减少高碳高铬马氏体不锈钢零件的变形和开裂，也可以采用空冷或在100-150℃的热油中冷却。对于大型和形状复杂的零件，为了减少零件的变形和开裂，可以采用分级淬火或等温淬火。为了消除内应力并提高零件的综合力学性能，淬火后零件必须及时进行回火，一般采用200℃左右的低温回火处理，以防回火温度过高，形成过多的铬碳化合物，降低基体组织的铬含量，影响其耐蚀性；再之，回火温度过高，零件的硬度降低，其耐磨性也降低，这和选择高碳高铬马氏体不锈钢的目的有所违背。

对于所用中碳高铬型马氏体不锈钢制造的零件，如40Crl3钢，其淬火温度一般选择1050℃。由于钢中的铬含量高、淬透性好，对于小型的马氏体不锈钢零件，淬火冷却可以采用空冷，以减少不锈钢零件的热处理变形；对于较大尺寸的马氏体不锈钢零件，则采用油冷。

40Cr13钢制零件一般采用两种回火工艺规范。对于要求高硬度、高耐蚀性的不锈钢零件，一般回火温度为200-3OO℃;而对于要求高强韧性、高耐蚀性的不锈钢零件则采用650-700℃回火。通过高温回火，还可以使钢中的铬碳化物向 (Cr、Fe)转变，改善钢中贫铬区的现象，使不锈钢零件得到较高的耐蚀性和较好的综合力学性能。40013钢具有一定的回火脆性，当采用高温回火时，回火后宜采用油冷。

对于低碳高铬型马氏体不锈钢制零件，如14Crl7Ni2钢，其耐蚀性较40cr13钢好。该钢具有较高的强度和硬度，因此对于要求耐蚀性高且又要求具有一定强度的零件，一般采用14Crl7Nil2钢制造。对于14Crl7Ni2钢，由于加入了质量分数为2%的镍，使钢的基体组织由单相铁素体过渡到α+β两相组织，淬火时相转变为马氏体，因此该钢制造的零件可以通过热处理来提高其性能。

14Crl7Ni钢零件的淬火温度为950-1050℃,油冷。淬火后低温回火或高温间火均有较好的耐蚀性。淬火后经250-3OO℃回火，基体组织为回火马氏体，钢的强度和硬度较高，耐磨性好，而且具有高的耐蚀性。回火温度在600-700℃的钢，基体组织为回火索氏体和呈带状分布的铁素体，具有较好的强度和韧性配合，而且 也有较高的耐蚀性。但是该钢在此温度区间（450-500℃)长时间加热后，不仅引起脆性，也使不锈钢零件的耐蚀性显著恶化，因此一般不予选用。

马氏体不锈钢零件应避免在400-600℃的温度范围内回火，否则易引起冲击韧度降低，同时耐蚀性有所下降。
 

下面简要介绍几种马氏体不锈钢零件的热处理的实例。

1.12Crl3不锈钢中板常用热处理工艺

12Crl3不锈钢中板经轧制后空冷即发生马氏体转变，使钢板强度提高、塑、韧性变差，给用户使用带来一定的困难。为了保证用户的加工使用，钢厂在轧制板时必须进行热处理，采用的热处理工艺一般有两种：

(1)软化处理软化处理的方法有两种：

1)高温回火，将12Crl3不锈钢轧件加热至700-800℃保温2-6h后炉冷至600℃空冷，使马氏体转变为回火索氏体，从而降低12Crl3马氏体不锈钢板的硬度。

2)完全退火是将12Crl3马氏体不锈钢轧件加热至840-900℃，保温2-4h，以一定的速度空冷（最好是炉冷至500℃以下空冷），获得铁素体+碳化物的平衡组织。

(2)调质（正火+高温回火）处理，此工艺适合于不锈钢结构件的热处理，可以获得较高的综合性能。12Crl3马氏体不锈钢中板一般不采用此工艺，因为高的综合力学性能不利于用户二次加工，而且生产周期较长，生产成本较高。

2.20Crl3钢冷轧带钢的退火工艺

20013冷乳带钢的退火工艺有三种方法：

(1)完全退火工艺加热温度850-870℃，保温3-4h，炉冷至550℃后出炉空冷，冷轧变形量可达70%。硬度为161-168HBW。

(2)等温退火工艺加热温度850-870℃，保温3h，炉冷至720℃保温3h，炉冷至550℃出炉空冷。冷变形量达到70%，坯料才开裂。硬度为160-166HBW。

(3)不完全退火工艺加热温度保温4-6h，炉冷至550℃后出炉空冷，冷变形量在55%以内。硬度为176-181HBW。

因此可根据使用要求来选择三种退火工艺，如要求保质、节能考虑选择第一种工艺；从产品综合力学性能较高要求考虑，可选择第二种工艺；从消除应力考虑，可选择第三种工艺。

3.40Crl3不锈钢轴热处理工艺

某厂生产塑料机械的一重要轴，因在腐蚀环境工作，采用40Crl3钢制造，硬度要求54-58HRC。该厂采取的热处理工艺是：缓慢加热至600-620℃，保温30min,然后升至800℃保温30min，最后升至1050℃保温30min，油冷至室温，在lh内进行-73℃冷处理3h,待恢复到室温后，再进行200℃回火，保温2-3h，硬度达到54 -58HRC。

4.95Crl8阀杆热处理工艺

95Crl8阀杆，由于轴较细，淬火变形较大，在淬火加热和冷却时稍有不当，即会变形，其硬度要求为56-60HRC。我们采用专用夹具夹持， 放于真空炉中加热，其热处理工艺是：冷炉装炉，缓慢加热至510-520℃，保温40min后缓慢加热至820℃，保温30tnin后升至1020℃，保温50min后淬入热油中，出炉后加热至180℃，保温2〜4h。热处理后阀杆硬度为56-60HRC，变形量符合加工要求。
 

5.14Crl7Ni2钢活塞杆热处理工艺

某内燃机厂生产的活塞杆采用14Crl7Ni2钢制造，硬度要求为40-44HRC。采取的热处理工艺是：淬火温度1050℃，保温30min，淬油，并采取320-340℃回火。热处理检测阀杆硬度在40-44HRC范围内，符合技术要求。

6.13CrllNi2W2MoV钢汽轮机叶片的热处理工艺

某厂采用13CrllNi2W2MoV钢制造汽轮机叶片，其硬度要求为38-42HRC。采用的热处理工艺是：在真空炉中缓慢加热至820℃，保温30min，升温至1010℃，保温40min，油冷淬火，回火温度为540-560℃,保温2-3h。热处理后检查硬度，基本符合要求。

7.18CrllNiMoNbVN钢螺栓热处理工艺

ISCrllNiMoNbVN钢是马氏体型耐热钢。某厂选用该钢制造汽轮机螺栓，硬度要求32-36HRC。该厂采取的热处理工艺是：加热温度1150℃，保温30min,淬油，680-700℃：保温2-3h。热处理后进行硬度检查，基本符合技术要求。

8.30Crl3钢轴亚温淬火热处理工艺

某厂采用30Crl3钢制造带有键槽的轴。该轴在工作中承受较大的冲击载荷, 要求具有较高的冲击韧度和严格的尺寸变形量，变形量≤0.15mm。

该厂开始采用的热处理工艺是：加热温度（1020±10)℃，保温2h，油冷，回火温度为580-610℃，保温3h硬度为283-320HBW。但在键槽部位发生了有规律的变形，变形量≥0.3mm，严重影响产品质量。

后来采用了亚温淬火工艺：加热温度960℃,保温2h，热油中冷却，回火温度为540-580℃，保温3h，硬度为260-290HBW，组织为回火索氏体，变形量≤0.1mm,基本上全部符合技术要求。

9.40Crl3钢塑料模具的热处理

某厂采用40Crl3钢制造较大型的塑料模具，其外形尺寸为410mm×340mm×205 mm,硬度要求为50-53HRC。

该厂采用下料→锻造→退火→加工成形→淬火→回火→精加工的生产流程。

锻造后的退火工艺是：退火温度为880-900℃，保温3-4h后炉冷至600℃：以下出炉空冷。退火后模坯的硬度为170-200HBW，便于机械加工。

加工成形后进行热处理。其热处理工艺是：在真空炉中缓慢加热至800℃后保 温60min,升温至1050℃后保温3-4h,油冷。

回火温度为200-300℃，保温3-4h。回火后硬度为50-53HRC,符合技术要求。

10.95Cr18钢塑料模具的热处理

某厂要制造一套需在腐蚀介质中工作的塑料模具，要求硬度为56-60HRC。比较再三，最后选用95Crl8钢制造。模具外形尺寸为φ206mm×84mm。

该模具的生产工艺路线是：下料→锻造→退火→机械加工成形→淬火→回火→精加工。

锻造后退火工艺为：加热温度820-840℃，保温2h，炉冷到500℃以下出炉空冷。退火后硬度≤255HBW。

淬火，加热温度为1050℃，保温90min，油冷。

回火温度为180-200℃，保温2-4h。回火后硬度为56-60HRC,符合技术要求。