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2Cr13鋼的調質處理怎么做?性能怎么樣?

2Cr13鋼的調質處理

2Cr13鋼是較常用的不銹鋼,具有較高的熱強性、抗氧化性,良好的減震性。在弱腐蝕介質中具有較好的耐腐蝕性,對淡水、海水、蒸氣、空氣也有足夠的耐腐蝕性。熱處理后可獲得較高的性能。常用來制做450℃以下工作的機械零件和常溫下使用的化工及食品工業容器。例如,傳動件、固定銷、拉桿、汽輪機葉片、閥座、閥板、閥桿、泵件、模具等。其中傳動件、固定銷、拉桿等零件一般在調質后使用。傳統的調質工藝是高溫加熱,油淬,然后回火。

2Cr13鋼臨界溫度:AC1 820℃, AC3 950℃, Ar1 780℃。新國家標準推薦的調質工藝為:淬火920~980℃油冷,600~750℃回火快冷。而老標準推薦的調質工藝為:1000~1050℃油或水冷,660~770℃回火,油或水或空氣冷。而一般工廠的調質工藝為:950~1000℃油淬,640~700℃回火空冷。新、老標準所推薦的調質工藝中,淬火溫度有些差別。生產實踐表明,1050℃淬火有時有過熱現象而使馬氏體粗大,回火后沖擊韌度顯著降低。一般認為,2Cr13鋼淬火后在400~600℃回火,會使耐蝕性及沖擊值降低。而采用較高的溫度回火,可保證在使用溫度下其組織和性能穩定,并且也具有較高的耐蝕性。回火后的冷卻,有人認為可采用任意速度冷卻。有人認為該鋼有回火脆性傾向,回火后宜快冷,以抑制回火脆性的發展,獲得較高的沖擊韌度。

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新工藝試驗檢測的力學性能結果和標準規定的力學性能相比,抗拉強度平均提高29%左右,斷后伸長率平均降低51%左右,斷面收縮率提高22%,沖擊吸收功提高33%。需要說明的是,在拉伸試驗中,斷口在正中的試樣其斷后伸長率大于斷口不在正中的試樣。而3個調質后的拉伸試樣其斷口均接近頭部,這可能也是斷后伸長率較低的原因之一。不管怎樣,不能表明材料的塑性指標就降低了許多。實踐與理論證明,斷面收縮率比斷后伸長率更接近真實應變,因而在塑性指標中采用斷面收縮率比斷后伸長率更為合理。而斷面收縮率提高了22%左右。由此看來,新調質工藝方法在生產中應用是可行的。對于沖擊試驗,使用的是“U”型缺口試樣,如果國標中的Ak值指的是“V”型缺口試樣,則二者的值是不能相比的。但試驗沖擊值和從資料上查得的40Cr鋼調質后的“U”型缺口試樣的沖擊值相接近。從對比意義上講,Ak值并未降低。因為新調質工藝淬火加熱溫度比傳統調質處理的淬火加熱溫度低,故鋼的晶粒較細。而鋼的沖擊值與晶粒大小有關,晶粒越細,沖擊值越大。在傳統工藝中,淬火溫度超過1000℃使組織粗大、回火后沖擊韌度顯著降低的例證很多。而且鋼的亞溫淬火未溶鐵素體呈細小均勻分布,對提高韌性有更好的作用,并使磷等有害雜質集中于少量游離分散的鐵素體晶粒中,可提高鋼的缺口韌性,降低冷脆轉變溫度,減少回火脆性等。

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在回火溫度與沖擊韌度的關系方面,傳統工藝因淬火加熱溫度高,碳化物溶入奧氏體較充分,在400~600℃回火,會析出彌散度很高的碳化物,不僅耐蝕性降低,沖擊韌度也低。而新的調質工藝淬火溫度低,碳化物溶入相對較少,在該溫度段回火不會形成彌散度很高的碳化物,不會使沖擊值降低。從顯微組織方面分析,傳統工藝由于淬火溫度高,碳化物溶入充分,基體組織合金化程度比較高,即使高溫回火,基體組織也不會完全再結晶,所以會得到保留馬氏體位向的索氏體。

而新工藝淬火溫度低,回火索氏體位向不明顯,這也許是韌性不會降低的原因之一。從強烈淬火技術角度看,新工藝淬火由傳統的油冷改為水冷,在馬氏體轉變區(Ms→Mf)的強烈冷卻可改善材料塑性,提高材料強度。強烈淬火后的零件,在交變載荷下的使用壽命幾乎能提高一個數量級,而且可避免鋼件開裂,減小畸變。

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2Cr13屬馬氏體不銹鋼有磁性,硬度好,焊接要預熱的。和Q235焊接用奧氏體不銹鋼焊條不用預熱,焊接,采用較小的電流。2Cr13焊接焊材可以選用:

抗大氣腐蝕選G202,G207,需預熱150-300度,焊后回火700-730度;
2.耐有機酸并耐熱選:G211,需預熱150-300度;

3.良好塑性:A102,A107,A202,A207,A302,A307,補焊預熱,厚大件預熱。


標準:GB/T 1220-2007
對應日本牌號:SUS420JI
對應德國牌號:X20Cr13/1.4021
對應美國牌號:420

特性
2Cr13屬馬氏體不銹鋼,有磁性,硬度好,焊接要預熱的。和Q235焊接用奧氏體不銹鋼焊條不用預熱,比如A302.A307都行。
焊接時控制焊縫稀釋率,不擺動焊接,采用較小的電流。
2Cr13焊接焊材可以選用:
1.抗大氣腐蝕選G202,G207,需預熱150-300度,焊后回火700-730度;
2.耐有機酸并耐熱選:G211,需預熱150-300度;
3.良好塑性:A102,A107,A202,A207,A302,A307,補焊預熱,厚大件預熱。
表示方法
根據GB/T《鋼鐵產品牌號表示方法》的規定,采用漢語拼音字母、化學元素符號及阿拉伯數字組合的方式表示。 含量:一般在牌號的頭部用一位阿拉伯數字表示平均碳含量(以千分之幾計);平均碳含量小于千分之一的用“0”表示;碳含量不大于0.03%的用“00”表示。 合金元素含量:平均合金元素含量小于1.50%時,牌號中僅標明元素,一般不標明含量;平均合金元素含量為1.5%-2.49%、2.50%-3.49%.....12.50%-13.49%,....時,相應地標明2、3.....13...。專門用途的不銹鋼,在牌號頭部加上代表該鋼用途的代號。舉例:0Cr18Ni9、Y1Cr17(易切鋼)。
2Cr13不銹鋼淬火狀態下硬度高,耐蝕性良好。很多用于做刀具,是“刃具級”馬氏體鋼,也用于外科手術刀具,類似布氏高鉻鋼這種最早的不銹鋼,另外也有用作汽輪機葉片等,適用范圍很廣。
2Cr13密度為7.75g/cm3
2Cr13淬火硬度:一般2Cr13的淬火溫度在980~1050℃,取980℃加熱油淬時硬度要明顯低于1050℃加熱油淬,980℃油淬后硬度為45~50HRC,1050℃油淬后硬度要高2HRC。但1050℃淬火后得到的組織晶粒較粗,脆性大。建議使用1000℃加熱淬火可以得到較好的組織和硬度。

化學成份


碳 C :0.16~0.25

硅 Si:≤1.00
錳 Mn:≤1.00
硫 S :≤0.030
磷 P :≤0.040
鉻 Cr:12.00~14.00
鎳 Ni:允許含有≤0.60

力學性能


抗拉強度 σb (MPa):淬火回火,≥635

條件屈服強度 σ0.2 (MPa):淬火回火,≥440
伸長率 δ5 (%):淬火回火,≥20
斷面收縮率 ψ (%):淬火回火,≥50
沖擊功 Aku2(J):淬火回火,≥63
硬度 :退火,≤223HB;淬火回火,>192HB
●熱處理規范及金相組織:
熱處理規范:
1)退火,800~900℃緩冷或約750℃快冷;
2)淬火,920~980℃油冷;
3)回火,600~750℃快冷。
金相組織:組織特征為馬氏體型。
●交貨狀態:一般以熱處理狀態交貨,其熱處理種類在合同中注明;未注明者,按不熱處理狀態交貨。
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