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410属于马氏体不锈钢，但有人也把它定义为铁素体-马氏体钢或半马氏体钢，归其原因主要在于其淬火后得到的组织有无游离的铁素体而定义的^[1]。它可以通过热处理来强化，淬回火后具有良好的强度、塑性、韧性及耐蚀性等，随着含碳量的增加，会使马氏体型不锈钢的耐蚀性下降，而强度、硬度、耐磨性及切削性显著提高^[2-3]。其化学成分见表1。

表1 410化学成分(质量分数)(％)

Table 1 410 chemical composition (mass fraction) (%)

1  问题描述     

支承套的工作环境较恶劣，在海洋或陆地都要服役且暴露在空气中，工作温度变化大，-50℃到近400℃，需要一定的韧性、塑性。在此苛刻的条件下，对其性能的要求是非常严格的，并且正式工作时决不允许发生质量事故。但是在其产品试验的过程中，依然会由于其性能问题出现质量问题，令用户很不满意。为此我们开始进行研究，力求摸索出解决方案，410的相变温度见表2。

表2 410的相变温度

Table 2 410 phase transition temperature

我公司支承套的生产路线：炼钢（双真空）→钢锭锻造、锻后正回火→粗加工→超声波探伤→调质→精加工→装配。此工件的关键工序在于调质热处理，性能的取料方式为切环，如图1所示。

Fig.1 sampling chart for rough machining of support sleeve

支承套性能指标及化学成分见表3和表4。

表3 支承套的性能指标要求

Table 3 performance requirements for supporting sleeves

表4 支承套实际成分

Table 4 the actual components of the support sleeve

410钢通常加热至1000～1050℃淬火，形状复杂及尺寸较小的零件淬火冷却，可采用分散在空气中冷却或鼓风冷却；尺寸较大的零件可采用油冷淬火。

我们采用的工艺和结果见表5。

表5 支承套调质参数及性能结果

Table 5 supporting parameters and performance results

生产近50件，硬度高，冲击低，其组织见下图2。

图2 410支承套1030℃淬火，730℃回火的组织 250×

Fig.2 410 support sleeve is quenched at 1030 ℃ and tempered at 730 ℃ 250 X

与设计部门沟通，设计部门把硬度改为HB179-229，且为参考。我们进行工艺调整，冲击不合或硬度高于HB229的支承套进行补充回火，见表6。

表6 返修工艺参数及性能结果

Table 6 rework process parameters and performance results

返修后，大部分都满足更改后的技术要求，但是在整机装配后进行试验，支承套由于工作温度较高，膨胀后出现裂纹，用户对我单位很不满意。为此，设计部门要求我单位热处理调质时必须满足初始图纸技术要求，对其硬度严格控制。

2 问题研究

410淬火温度对硬度的关系曲线,如图1。

图3 410淬火温度对硬度的关系曲线^[3]

Fig.3 the relationship between quenching temperature and hardness of 410

我们再次生产了200多件，进行工艺研究。为了硬度硬度，我们采用降低淬火温度、提高回火温度等办法，但是结果也不满意。结果表

表7 降低淬火温度的工艺参数及性能结果

Table 7 process parameters and performance results of reducing quenching temperature

960℃淬火，760℃回火试样进行金相组织，见图4。

图4 960℃淬火，760℃回火组织如下 500×

Fig.4 960 ℃quenched, 760 ℃ tempered tissue as follows 500×

以上的工艺都不能完全满足其硬度要求，为此必须寻求适合的工艺。在淬火温度不能降低的情况下，只能从回火温度入手，可410的Ac3是850℃，在这种技术条件和工件工作条件下，我们可以考虑其它方式方法，用退火取代回火。把410支承套加热至830～900℃，保温后限速降温至一定温度出炉。具体工艺见表8。

表8 支承套最终工艺参数及性能结果

Table 8 Final process parameters and performance results of support sleeve

经过上述工艺处理，组织见下图。

图5 960℃淬火，830℃回火（或称为退火）的组织如下 200×

Fig.5  960 ℃ quenched and 830℃ tempered (or annealed)  tissue as follows 200 ×

由图5可以看到，碳化物聚集明显且有沿晶界析出，铁素体量比760℃回火有所增加。

经过这样的工件，性能合格率达100%。用户装配试验用后再没发生裂纹或质量问题，用户很满意。410不锈钢采取退火代替回火，此不利之处是略微牺牲防腐性能，但是经过实践检验，其影响很小。如果控制410的含碳量，随着碳含量的降低，使支承套的耐蚀性提高，而硬度、冲击会显著提高，会更能满足使用^[4]。

3 结论

生产实践表明，按常规的热处理规范进行工艺编制，其硬度指标达不到100%合格，必须转变观念，时刻有工艺创新意识，事使淬火温度回火温度达到最佳结合，必要时可以退火取代回火，只要满足工件实际工作条件就是被实践证明了的最佳技术要求，也是对技术部门提出的技术要求是否精准进行实践验证。

参考文献：

[1]陆世英、张廷凯.不锈钢.北京：北京原子能出版社.

[2]米德林.金属力学性能.北京：机械工业出版社，1990.

[3]何肇基.金属的力学性质.北京：冶金工业出版社，1989.

[4]山东工学院、哈尔滨工业大学.合金钢.北京：机械工业出版社.