Cr-Mo-Co钢的马氏体组织在时效加热过程中首先发生回复,同时还发生由马氏体用扩散方式形成铁素体加奥氏体的逆转变,所生成的奥氏体很稳定,冷却到室温也不转变。在一般时效温度下,这种转变进行得很缓慢,在较高温度下则较迅速,如AFC-77 不锈钢在700℃以上加热,这种逆转变就容易发生。钼含量增高促使这种反应的发生,而钴的影响较小,故AFC-77 不锈钢容易发生这种反应,而采用低钼高钴的钢则可以降低这种倾向。
AFC-77 不锈钢含有0.15%C,有扩大γ相区的作用,使在高温下得到单一奥氏体,同时在时效过程中析出碳化物,有一定强化作用。这样的碳含量对韧性和可焊性没有很大的影响。加入0.5%V是因为钒对持久强度有有利作用。硅、锰、硫、磷的降低是为了进一步增加钢的韧性,减少钢的脆化倾向。
AFC-77 不锈钢经1093℃固溶处理后,油淬到室温得到马氏体和残余奥氏体组织,残余奥氏体含量约占50%,经过-73℃冷处理后,残余奥氏体含量减少。它在高温时可转变成贝氏体或铁素体和碳化物,也可能因析出碳化物而提高M,点,在随后冷却时转变成马氏体。比较图9.91中不同碳含量和钼含量对钢性能的影响可以看出,无碳的AFC-77钢在400℃以上时效,随时效温度升高,硬度增加,到565℃出现沉淀硬化高峰,硬度达45HRC,在温度范围500~600℃能保持高硬度,这主要是Fe2Mo和X相产生的。无钼钢时效在480℃达到高峰,这主要是碳化物析出所产生的。AFC-77钢时效在565℃硬度达最高峰,超过50HRC。由此看来,AFC-77钢的沉淀强化主要是Fe2Mo和X相产生的。相分析证明,AFC-77钢在时效过程中有Cr23C6出现,它对沉淀强化作用较小,在760℃以上时效时将出现M6C型碳化物。
AFC-77 不锈钢在温度范围480~650℃时效后有较高的强度,在500℃时效,钢的强化主要与钢中碳的作用有关,在550℃以上时效主要是金属间化合物的沉淀强化作用,但这种钢的缺点是在425~590℃时效后会引起韧性的降低。实践证明,若固溶处理温度升高,碳化物和金属间化合物进一步溶解,提高了奥氏体的合金度,淬火后得到较多的残余奥氏体,则时效后的韧性有所提高,但固溶温度超过1150℃后,将出现δ铁素体,且呈块状分布,伤害钢的力学性能,但可通过采用双级奥氏体化处理工艺以得到良好的综合力学性能。
双级奥氏体化处理工艺为1200℃奥氏体化,再在850~1150℃等温保持一定时间,使8铁素体转变为奥氏体,然后冷却。这种工艺不仅可以消除块状的δ铁素体,而且细化了晶粒。这种工艺较之1100℃奥氏体化,可以得到强度和韧性更好的配合。经1040~1100℃固溶处理及时效后和1200℃+1040℃双级奥氏体化及热处理后的强度与韧性的关系见图9.92。