17-4PH 스테인리스 스틸 (ASTM) 은 국가 표준 05Cr17Ni4Cu4Nb에 해당하는 마르텐시트성 침체 경화 유형입니다.이 유형의 스테인레스 스틸은 탄소 함량이 낮고 Ni와 Cr 함량이 높습니다., 그것은 매우 용접 가능하고 부식 저항성입니다. 추가로, 강철은 Cu 및 Nb와 같은 합금 요소의 높은 수준을 포함합니다. 이 요소들은 ε-Cu, NbC,열처리 중에 M23C6 단계이 장점 때문에, 17-4PH 마르텐시트성 침수 경화 스테인레스 스틸은 항공, 항공우주, 화학,그리고 핵산업침착 경화 된 스테인레스 스틸의 기계적 특성은 열 처리 상태에 의해 크게 영향을 받는다.17-4PH 마르텐시트성 침수 경화 스테인리스 스틸의 전통적인 열처리 과정은 연료를 처리하고 노화 처리를 포함한다.미세 구조를 조정하고 단계의 침착을 제어함으로써 강도, 경화 및 부식 저항을 향상시킬 수 있습니다. 현재,17-4PH 스테인레스 스틸의 열 처리 프로세스에 대한 연구는 높은 성숙 수준에 도달했습니다.이 문서에서는 다양한 열처리 프로세스의 성능과 메커니즘을 요약하고 간략하게 논의합니다.

117-4PH 스테인레스 스틸의 열처리

17-4PH 스테인리스 스틸의 마르텐시트 변환점은 실내 온도 이상입니다. 용액 처리 후, 매트릭스 구조는 기본적으로 마르텐시트이며 강도는 매우 높습니다.소재의 강도를 향상시키고 다양한 생산 방법의 요구를 충족시키기 위해 용액 처리 기반에 다양한 노화 처리가 수행 될 수 있습니다..

17-4PH 스테인리스 스틸의 화학적 성분은 (물질 분량,%) 는 다음과 같습니다: ≤0.07% 탄소 (C), ≤1.0% 00Mn,≤1.00Si, ≤0.023% 인산 (P), ≤0.03% 황 (S), 15.50~17.50% 크롬 (Cr), 30.00 ~ 5.00% 니켈 (Ni), 3.00 ~ 5.00% 구리 (Cu) 및 0.15 ~ 0.45% 니오비아 (Nb)알루미늄 및 티타늄을 포함한 일부 케이스이 원소 들 은 용해성 을 이용 함 으로 강화 과정 을 달성 하기 위해 사용 됩니다. 17-4PH 스테인레스 스틸 이 오스텐이트 온도 로 가열 될 때,이러한 강화 원소의 오스텐라이트에 대한 더 높은 용해성 및 마르텐사이트에 대한 더 낮은 용해성은 구리와 니오비아움과 초포화 마르텐사이트 구조의 형성을 초래합니다.마텐사이트 자체는 높은 강도와 강도를 가지고 있으며, 일정 수준의 강화를 제공합니다. 노화 처리 후 초 포화 된 구리와 니오비아ムは 매트릭스에 녹습니다.재료의 강도를 더욱 높이는 것따라서 다양한 열 처리 과정을 통해 다양한 성능 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.

1고체 용액 처리 고체 용액 처리 는 17-4PH 강철의 필수 열 처리 과정 이다. 고체 용액 처리 동안,가열 온도는 탄소와 합금 원소가 아우스테니트에 완전히 녹는 것을 보장해야합니다.17-4PH 강철의 경우 Ac1은 약 670°C, Ac3는 약 740°C, Ms는 80~140°C, Mf는 약 32°C입니다.표준은 1020~1060°C의 고체 용액 처리 온도를 권장합니다.서로 다른 고체 용액 온도는 서로 다른 미세 구조와 특성을 가져옵니다.그리고 다른 사람들은 17-4PH 강철의 미세 구조와 특성을 다른 고체 용액 온도에서 연구했습니다., 1000의 처리 온도를 선택1040이 연구 결과, 1040°C의 고체 용액 처리 후, 샘플은 가장 높은 강도를 보였다.가열 과정에서 형성된 아우스테니트는 불균형입니다., 용해 된 합금 탄화물은 최소화되어 진열 후 마텐사이트 경도가 낮아집니다. 고체 용액 처리 온도가 높으면 곡물이 더 거칠게됩니다.그리고 더 많은 합금 탄화물은 아우스테나이트로 녹습니다., 오스텐라이트의 안정성을 높이고 마르텐라이트 변환점을 낮추는 결과 마르텐라이트의 양은 소화 후 감소하고 잔류 오스텐라이트의 양은 증가합니다.그리고 단단함이 감소합니다.또한 과도하게 높은 난방 온도는 고체 용액 구조에서 페리트 함량이 증가하여 최종 강화 효과에 영향을 줄 수 있습니다.원하는 특성을 보장하기 위해 적절한 고체 용액 처리 온도를 선택하는 것이 중요합니다.17-4PH 스틸에 크롬과 니켈이 존재하기 때문에 공기 냉각 시 마르텐시트를 형성 할 수 있습니다. 그러나 더 얇은 고체 용액 구조, 더 나은 강화,그리고 융통성 및 강도를 향상시킵니다., 석유 냉각은 일반적으로 생산에서 사용됩니다. 용액 처리 후 미세 구조는 초 포화 된 구리 및 니오 륨을 포함하는 저 탄소 바이니틱 판으로 구성됩니다. 때때로,불충분한 소화 또는 과도하게 높은 난방 온도 때문에소량의 잔류 아우스테니트와 페리트가 남아있을 수 있습니다.

17-4PH 강철은 요구된 성능에 따라 열처리를 받아야 하며, 이에 따라 난방 온도와 유지 시간을 결정해야 합니다.연구 결과에 따르면 1040°C의 용액 처리 후, 노화 온도가 증가함에 따라 마르텐시트 구조는 완화되고 침착물이 지속적으로 형성됩니다. 450 ° C에서 구리 및 니오 비엄 침착물이 형성되기 시작합니다. 470-480 ° C에,침착물은 미세하고 곡물 내에 널리 분포되어 있습니다.노화 온도가 계속 상승함에 따라 강도와 강도는 감소하고 유연성과 강도는 증가합니다.강도와 강도의 변화는 비슷한 패턴을 따르기 때문에, 경화와 강도에 대한 특별한 요구 사항이있는 부품의 경우 노화 온도는 사용 요구 사항을 충족시키기 위해 엄격하게 제어되어야합니다.17-4PH 스틸의 노화 과정에서 강도와 탄성의 변화는 0Cr15Ni5Cu2TiC 침수 경화 스테인리스와 비슷합니다.510°C 이상 노화 는 노화 과잉으로 간주 됩니다. Hou Kai et al.는 노화 과잉 조건 하에서 17-4PH 철강의 충격 강도를 연구 하 고 노화 온도 증가와 함께,재료의 충격 강도는 점차 향상됩니다.침착물의 완전한 형성과 효과적인 노화를 보장하기 위해 노화 온도에서 유지 시간은 일반적으로 4 시간 이상이며 그 다음으로 공기 냉각이 이루어져야합니다.같은 노화 온도에서, 다른 유지 시간이 다른 최종 특성을 가져옵니다. 그림 1은 시간이 지남에 따라 변화하는 350 ° C 노화 온도에서 17-4PH 강철의 경직 곡선을 보여줍니다.수유 기간이 늘어나면서, 샘플의 경도는 점차 증가합니다. 노화 치료의 초기 단계에서 경도는 상대적으로 느립니다. 노화 6000 시간 후에 경도는 가속화됩니다.약 9000 h의 노화, 경도는 정점에 도달합니다; 이 지점 이후, 노화 시간이 계속 길어짐에 따라 경도는 빠르게 감소하기 시작합니다.17-4PH 강철의 장기 노화 및 팽창 특성 사이의 관계에 대한 상세한 연구를 수행그 결과, 350°C의 장기적 노화 후, 양력 강도와 팽창 강도는 노화 시간이 길어짐에 따라 증가하고, 면적의 감소와 연장도 감소한다는 것을 보여줍니다.골절 표면은 얇은 구조에서 거친 구조로 전환됩니다.연구 결과 또한 장기간 노화 후 17-4PH 강철의 미세 구조가 변하고, 곡물 경계에서 스피노달 분해가 시작된다는 것을 발견했습니다.그리고 그 분해된 ε-Cu 입자들은 점차 증가합니다.노화 시간이 길어짐에 따라 스피노달 분해는 점차 곡물 경계에서 곡물 내부로 이동합니다.그리고 많은 수의 지향된 미세한 G 단계가 매트릭스에 침착합니다., 매트릭스 구조는 bainitic 남아있다. 17-4PH 강철의 난해 행동 350 ° C의 장기 노화 하에서 오실로그래픽 충격 방법을 사용하여 연구되었습니다.오실로그래픽 충격 테스트는 에너지 시간에 대한 다양한 일시 정보를 제공합니다., 표본의 충격 부러짐 동안 변형 및 부서지기 과정의 부하 시간 및 굴절 시간,이는 동적 부하 조건 하에서 재료의 변형 및 깨지기 행동을 이해하는 데 필수적입니다.그 결과, 균열 시작 작업 (Ei), 균열 전파 작업 (Ep),전체 충격 작업 (Et) 및 17-4PH 강철의 동적 분쇄 강도 (KId) 는 350 °C에서 장기 노화 시간을 연장함에 따라 감소합니다.

17-4PH 스테인레스 스틸의 전통적인 열 처리는 용액과 노화를 포함합니다.최근 연구에 따르면 노화 전에 조정 처리를 수행하면 재료의 기계적 특성과 퇴색 저항성을 크게 변화시킬 수 있습니다.이 조정 처리의 목적은 강철의 Ms 및 Mf 변환 지점을 조정하는 것입니다. 따라서 단계 변환 처리라고도 알려져 있습니다.조정 처리를 추가 한 후, 같은 용액과 노화 온도에서 재료의 충격 강도는 두 배 이상 증가하고, 부식 저항도 크게 향상됩니다.양 시웨이와 동료들은 화학적 침몰과 같은 방법을 사용했습니다., 양극화 곡선, 순환 양극화 곡선,및 용액 노화 및 용액 + 조정 + 노화 조건에서 인공 바닷물에서 17-4PH 강철의 염화 저항을 연구하는 전기 화학적 임피던스연구 결과, 17-4PH 스테인리스 스틸이 조정 처리 후 노화 과정을 거친 후, 자기 경화 잠재력과 구멍 잠재력이 증가합니다.연간 부식율이 감소하는 동안, 직접 노화 된 샘플에 비해 바닷물 진식 저항성을 현저히 향상시킵니다. 조정 처리가 크롬이 부족한 부위의 형성을 효과적으로 방지하기 때문입니다.좋은 부식 저항성을 유지하는 데 결정적입니다.또한, 마르텐사이트 구조는 미세 구조의 균일성을 향상시키는 더 얇게됩니다.용액 노화 및 용액 + 조정 + 노화 후의 미세 구조는 그림에서 나타납니다.

2조정 처리 후 미세 구조는 더 명확한 곡물 경계를 가지고 있으며, 균일하게 얇은 마르텐사이트 판과 명확한 방향 관계를 가지고 있음을 알 수 있습니다.용액 노화 후 미세 구조는 고분한 마르텐사이트 판과 곡물 경계에서 많은 양의 흰 퇴적물을 보여줍니다.조정 처리 후, 마르텐시트 구조는 조정 상태에서 소형화 특성을 "유전적으로"유산합니다. 곡물 경계는 네트워크를 형성하기 위해 연결되어 있습니다.그리고 주로 마르텐시트와 잔류 아우스테니트로 구성된 곡물이 그 안에 포착되어 있습니다.이러한 구조는 철강에서 더 역 변환 오스텐이트의 생산과 관련이 있습니다.

많은 연구자들은 또한 처리 시간과 온도를 조정하는 효과에 대해 연구했습니다.연구결과에 따르면, 시간 및 온도 조절은 물질의 미시 구조에 제한적인 영향을 미쳤지만, 조정 시간이 증가함에 따라 마르텐사이트 구조는 더 얇고 균일해졌습니다. 처리 온도가 증가함에 따라 재료의 강도는 점차 증가했습니다.하지만 그 유연성과 강도는 감소했습니다.816°C 조정 처리 후, 노화 온도가 증가함에 따라 재료의 강도는 점차 감소하고, 유연성과 강도는 점차 증가했습니다.

217-4PH 스테인리스 스틸 열 처리 강화 메커니즘.

17-4PH 마르텐시트성 스테인리스 스틸의 고분 용액 처리 과정에서 구리와 니오비아는 오스텐이트 곡물에 녹습니다.이 과정은 구리 및 니오비아를 포함하는 초포화 마르텐사이트를 생성합니다.노화 과정에서 초포화 된 원소는 곡물에서 침착하여 매트릭스의 두 번째 강화로 이어집니다.이것은 17-4PH 강철의 주요 강화 메커니즘입니다..

다른 열 처리 과정이 다른 미세 구조와 특성을 생성 할 수 있지만 강화 메커니즘은 동일합니다: 그것은 침착물의 침착과 관련이 있습니다.ε-Cu와 같은 침착물의 분포, NbC, 및 M23C6는 서로 다른 물질 특성을 가져옵니다. 침착 경화 된 합금에서 양력 강도는 강화 단계가 부착에 미치는 영향에 의해 결정됩니다.강화 단계 입자가 매우 얇고 흩어져있을 때, 그들은 이 입자를 통과하는 것을 막는 밀집 된 층을 형성하여 합금의 양력 강도를 증가시키고 궁극적으로 깨지기까지합니다.반대로, 강화 단계 입자가 더 커지고 밀도가 덜 분포하면 오브론 메커니즘에 따라 오프로션이 이러한 입자를 우회 할 수 있습니다.구부러진 선의 막힘을 방지하고 합금의 양력 강도를 줄이는그래서 17-4PH 강철에서 역 변환 아우스테니트 곡물이 많을 때역 변환 아우스테니트의 ε-Cu 입자는 마르텐사이트 입자보다 더 얇고 희미하게 분포합니다.일반적으로 17-4PH 강철은 진열 후 소량의 잔류 아우스테니트를 유지합니다.이것은 매우 얇은 입자입니다. 템퍼링 과정에서 오스텐라이트의 역 변환의 핵심이 됩니다.따라서 합금에 잔류 아우스테니트가 많을수록 노화 과정에서 역 변환 아우스테니트가 생성됩니다. 따라서금속의 마르텐시트 형성을 촉진하는 원소 (C와 같이) 의 함량이 감소하면, 오스텐타이트를 안정시키는 원소 (N와 같은) 의 함량이 너무 높을 때, 더 많은 잔류 오스텐타이트가 완화 후 형성되며 더 많은 역 변환 오스텐타이트가 완화 후 형성됩니다.,따라서 합금의 양력 강도를 감소시킵니다. 노화 온도가 증가함에 따라 역 변환 아우스테니트가 형성되고 성장하기 시작합니다.방 온도에서 잔류 아우스테니트 양을 증가시키고 강도를 감소시키는따라서 강도 요구 사항이있는 재료의 경우합리적인 열 처리 과정을 개발하고 미세 구조에서 역 변환 아우스테니트의 양을 엄격하게 제어하는 것이 중요합니다.ε-Cu 는 17-4PH 철강의 주요 강화 단계입니다. 최근 몇 년 동안 그 형태에 대한 연구가 증가했습니다. 외국에서는 더 일찍 시작했지만 국내 연구에서는특히 하르빈 터빈 공장에서, 더 철저하게되었다. 일반적으로 "모든 경우에 ε-Cu는 구형"이라고 믿었다. 그러나,하르빈 터빈 공장은 마르텐시트 매트릭스에서 분출된 ε-Cu 단계가 부드러운 짧은 막대라고 발견했습니다., 오스텐타이트 (반복 변환 오스텐타이트) 에서 분출된 것들은 구형이다. 이는 오스텐타이트와 ε-Cu 단계 모두 표면 중심의 큐브적 격자들로 이루어져 있기 때문이다.그리고 그들의 인터페이스 에너지는 매우 낮습니다., 결과적으로 구형 ε-Cu 단계가 발생한다. 이와는 달리, 마르텐사이트는 몸 중심의 큐브적 격자, 이는 ε-Cu 단계의 얼굴 중심의 큐브적 격자와 크게 다릅니다.높은 인터페이스 에너지와 막대형 ε-Cu 단계로 이어집니다.장 홍빈 등은 또한 17-4PH 강철에서 ε-Cu 단계의 형태를 연구하고 마르텐시트 매트릭스에서 침착 된 ε-Cu 단계가 거의 구형이라는 것을 발견했습니다.