提高2Cr13馬氏體不銹鋼疲勞強度的工藝研究

疲勞斷裂事故在國內外經常發生，對于在溫度不很高的情況下，如何提高疲勞壽命，具有一定的經濟和社會效益。當前提高機械零件疲勞壽命的途徑很多，如改進零件的結構設計，改進熱處理工藝，以及機械強化等等。針對零件的使用或失效的具體情況，采取這些措施都是行之有效的。

結構上的改進改善了應力分布，降低了使用應力，可以提高疲勞壽命，但隨著功率的不斷增大，為了提高效率，減少機械尺寸，零件的應力也大幅度增加，因此提高力學性能，特別是提高抵抗疲勞破壞的能力是提高產品質量的重要課題。故對馬氏體不銹鋼2Cr13原熱處理工藝進行改進，化學熱處理強化(氮化)的疲勞強度對比表明：采用這些強化工藝，對提高2Cr13鋼的疲勞抗力有明顯效果，可以用作汽輪機葉片、食品機械和醫療器械等。

試樣處理狀態如下：

(1)原熱處理工藝：鍛造→退火→機加工→淬火(980±5℃，油冷)→650℃回火→磨削加工及開缺口。

(2)改進的熱處理工藝：鍛造→退火→機加工→(980±5)℃油冷→500℃回火→磨削加工及開缺口。

(3)氮化氮化工藝；測得氮化試樣的滲層深度為0.28～0.30mm，滲層硬度843HV0.01。

適當降低回火溫度可以提高2Cr13馬氏體不銹鋼的硬度和疲勞性能。采用氮化工藝，使抗腐蝕性、耐磨性提高，彎曲疲勞性能提高幅度特別顯著，這與表面產生大為有利的殘余壓應力以及被強化表層的氮化物組織有關。提高馬氏體不銹鋼的硬度和疲勞性能具有重要的實際意義，但必須考慮其他性能(耐腐蝕性、消振性)以及與此配合處的其他零件性能的影響。馬氏體不銹鋼的硬度和疲勞性能提高為大功率零件的設計與制造提供了重要依據。