17-4PH泵轴热处理工艺简介

前言

17-4PH力学性能优越，是作为较大型、重要工况离心泵（如火电厂高压锅炉给水泵、核电站主给水泵）轴的首选材料。其力学性能主要是通过热处理来调节实现的。然而，由于其热处理相对较复杂，从而导致很多泵轴达不到设计要求。

10几年前，泵沙龙曾参预过某重要工况BB5型泵国产化工作，为了提高泵运行的可靠性，特别将泵轴的材料由12Cr13改成了17-4PH。然而，由于当时未能充分掌握该材料的热处理工艺（按常规材料操作），导致该泵轴在现场运行时出现了弯曲、振动超标……

材料简介

17-4PH是对美标ASTM A564 Type 630材料的习惯叫法，属于马氏体沉淀硬化不锈钢，相当于国标GB1220-2007标准的05Cr17Ni4Cu4Nb。该材料的特点是含碳量低，含Ni和Cr量高，所以耐腐蚀性好。同时，由于其含有较多的Cu和Nb等合金元素，而这些合金元素能在热处理的金相变化中沉淀析出强化晶粒组织结构，故又具有很高的强度和硬度。其力学性能主要是靠热处理来调节实现的，所以此类钢的热处理工艺通常比较复杂，而且对热处理的加热和保温时间及冷却方式要求进行严格控制。

化学成分见表1。

表1 -  05Cr17Ni4Cu4Nb的化学成分（%）

热处理工艺

热处理工艺见下图：

说明：

1） 增加一次固溶处理的作用相当于一次预处理，不但可以消除原来不良的组织结构，匀化合金元素的分布，而且可以进一步增加奥氏体的稳定性，细化奥氏体晶粒，使后面的热处理能顺利进行。

2） 固溶冷却液为NaCl 水溶液，在进行固溶冷却时，操作人员应对冷却液NaCl含量做及时调整，维持其在一定的浓度范围内，以保证冷却液的冷却性能。

3） 每次进入冷却槽的零件数量应严格控制，以保持水温不致过热，这样可使固溶处理的效果达到最佳。

热处理温度与硬度的关系

说明：作为标准热处理，采用620℃时效。

力学性能

力学性能见表2。

表2-  05Cr17Ni4Cu4Nb泵轴的力学性能表

检查

轴的加工制造过程中应进行如下检查：

1） 外观检查：按图纸。

2） 尺寸检查：按图纸。

3） 跳动检查：最大跳动不应超过0.02 mm。

4） 力学性能检查：按上表2。

5） 无损探伤检查：包括着色和超声波检查。

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beng20200911

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