摘 要

3Cr13不锈钢是一种拥有高含碳量的合金钢，其具有较高的强度，硬度及耐磨性，一般被用于对力学性能要求高，耐蚀性一般的一些零件上，例如：弹簧，汽轮机叶片，刀具，阀门等。这种钢是在淬火，回火等热处理后使用的。此类钢种在经过合适温度的淬火后，硬度一般可以达到55HRC，经回火后硬度也可以保持在50HRC以上。医用手术刀一般使用此类钢种进行制作，本课题所加工的不锈钢也是用来制作刀具的。但是这种不锈钢的传统热处理工艺极大限制了材料的韧塑性，极大限制了这类不锈钢的应用。

论文主要研究了Qamp;P热处理工艺在3Cr13马氏体不锈钢上的应用及热处理流程对显微组织、硬度和耐腐蚀性能的影响。

研究结果表明：在经过1025℃保温12分钟然后淬火至50℃后再在250℃保温30分钟之后所获得试样具有较高的硬度和比较好的耐腐蚀性能。

关键词：马氏体不锈钢；淬火；碳配分；腐蚀；硬度

Abstract

3Cr13 stainless steel is an alloy steel with high carbon content. 3Cr13 stainless steel has high strength,hardness and wear resistance which is generally used for the parts require great mechanical properties but common corrosion resistance, such as springs, turbine blades, cutters, valves, etc. This steel should be used after quenching,tempering and other heat treatment. The hardness of this type of steel can reach 55HRC after quenching at a right temperature. After tempering, the hardness can be maintained above 50 HRC. Medical scalpels are generally manufactured using these steels. In this project, the processed stainless steel is also used to make tools. However, the traditional heat treatment process of stainless steel greatly limits the toughness of the material, which greatly limits the application of this type of stainless steel.

The paper mainly studied the application of Qamp;P heat treatment process on 3Cr13 martensitic stainless steel and the effect of heat treatment process on microstructure, hardness and corrosion resistance.

The results of the study show that the samples obtained after incubation at 1025°C for 12 minutes and then quenched at 50°C and then at 250°C for 30 minutes have higher hardness and better corrosion resistance.

Key Words：martensitic stainless steel；quenching；carbon partition；corrosion；hardness

目 录

第1章 绪论 1

1.1不锈钢概述 1

1.2马氏体不锈钢 2

1.2.1铬系马氏体不锈钢 3

1.2.2铬镍系马氏体不锈钢 4

1.2.3 时效马氏体不锈钢 5

1.3常见合金元素在马氏体不锈钢中的作用 5

1.3.1 C在合金中的作用 5

1.3.2 Cr在合金中的作用 6

1.3.3 Ni在合金中的作用 6

1.4 淬火-配分（Qamp;P）工艺概述 7

1.4.1 淬火-配分（Qamp;P）工艺机理 7

1.4.2 淬火-配分（Qamp;P）工艺的应用 8

1.5 研究内容及其意义 8

1.6 预期目标 9

第2章 实验方案 10

2.1 实验材料 10

2.2热处理工艺 10

2.2.1 淬火温度和保温时间的选择 11

2.2.2 QT（Quenching Temperature）的选择 12

2.2.3 PT（Partitioning Temperature）和保温时间的选择 13

2.3分析测试方法 13

2.3.1 金相显微镜观察显微组织 13

2.3.2 硬度测量 14

2.3.3 耐腐蚀性测试 14

第3章 实验结果与分析 15

3.1淬火终冷温度对显微组织和硬度的影响 15

3.1.1 淬火终冷温度对显微组织的影响 15

3.1.2 淬火终冷温度对硬度的影响 16

3.2 QT对配分后样品显微组织和硬度的影响 16

3.2.1 QT对配分后显微组织的影响 16

3.2.2 QT对配分后样品硬度的影响 17

3.3 PT对配分后样品显微组织和硬度的影响 18

3.3.1 PT对配分后样品显微组织的影响 18

3.3.2 PT温度对样品硬度的影响 19

3.4 耐腐蚀性实验 20

第4章 结论 21

参考文献 22

致谢 24

1. 绪论

1.1不锈钢概述

不锈钢（Stainless Steel）是一种具有耐腐蚀性的钢铁，其在耐蒸汽、空气、水等具有弱腐蚀性介质中的时候具有良好的耐腐蚀性。一般来说，铬含量大于12%的钢被我们称之为不锈钢。不锈钢的耐蚀性取决于其所含有的合金元素。不锈钢的发明要追溯到第一次世界大战，英军为了减少步枪枪膛的磨损，需要发明了一种具有更强耐磨性的合金钢。待不锈钢开始批量生产的时候，军方发现这种不锈钢并不耐磨，后来使用其作为刀具，餐具等。

全世界的不锈钢产业开始发生深刻变化，在中国的不锈钢产业开始大规模出现之后。2008年至今，中国的不锈钢产业取得了突飞猛进的发展。自从我国的经济体制改革以来，不锈钢制造业取得了迅猛的发展，不仅仅是数量的增多、制造装备的更新，而且产品种类开始多样化、质量也在提高，大量依赖进口产品的局面得到了扭转。在2000年中国不锈钢的粗钢产量只占全球不锈钢总产量的3%，截止2015年，全球52%的不锈钢都是由中国生产的。在2010年的时候，中国第一次从一个不锈钢净进口国一跃成为不锈钢净出口国^[1]。

近几年来，不锈钢材料越来越被人们所关注，不锈钢作为一种环保，低碳，减量循环要求的材料。不锈钢在越来越多的工业生产领域被广泛的使用，因为不锈钢具有优良的耐腐蚀性，塑性和良好的外观等，以及其本身具有优良的综合物理性能。