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2Cr13鋼是較常用的不銹鋼,具有較高的熱強(qiáng)性、抗氧化性,良好的減震性。在弱腐蝕介質(zhì)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(jī)械零件和常溫下使用的化工及食品工業(yè)容器。例如,傳動件、固定銷、拉桿、汽輪機(jī)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(diào)質(zhì)后使用。傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)推薦的調(diào)質(zhì)工藝為:淬火920～980℃油冷,600～750℃回火快冷。而老標(biāo)準(zhǔn)推薦的調(diào)質(zhì)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(diào)質(zhì)工藝為:950～1000℃油淬,640～700℃回火空冷。新、老標(biāo)準(zhǔn)所推薦的調(diào)質(zhì)工藝中,淬火溫度有些差別。生產(chǎn)實(shí)踐表明,1050℃淬火有時有過熱現(xiàn)象而使馬氏體粗大,回火后沖擊韌度顯著降低。一般認(rèn)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(wěn)定,并且也具有較高的耐蝕性。回火后的冷卻,有人認(rèn)為可采用任意速度冷卻。有人認(rèn)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(fā)展,獲得較高的沖擊韌度。

新工藝試驗檢測的力學(xué)性能結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的力學(xué)性能相比,抗拉強(qiáng)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(diào)質(zhì)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(biāo)就降低了許多。實(shí)踐與理論證明,斷面收縮率比斷后伸長率更接近真實(shí)應(yīng)變,因而在塑性指標(biāo)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(diào)質(zhì)工藝方法在生產(chǎn)中應(yīng)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(biāo)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(diào)質(zhì)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(diào)質(zhì)工藝淬火加熱溫度比傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)處理的淬火加熱溫度低,故鋼的晶粒較細(xì)。而鋼的沖擊值與晶粒大小有關(guān),晶粒越細(xì),沖擊值越大。在傳統(tǒng)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(xì)小均勻分布,對提高韌性有更好的作用,并使磷等有害雜質(zhì)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(zhuǎn)變溫度,減少回火脆性等。

在回火溫度與沖擊韌度的關(guān)系方面,傳統(tǒng)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(diào)質(zhì)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(tǒng)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(jié)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(qiáng)烈淬火技術(shù)角度看,新工藝淬火由傳統(tǒng)的油冷改為水冷,在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)(Ms→Mf)的強(qiáng)烈冷卻可改善材料塑性,提高材料強(qiáng)度。強(qiáng)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(shù)量級,而且可避免鋼件開裂,減小畸變。