420J2 不锈钢是一种耐腐蚀性较好的马氏体不锈钢,以下是其相关介绍:
化学成分:碳含量在 0.26%-0.35%,铬含量在 12.00%-14.00%,锰、硅含量均≤1%,镍含量≤0.60%,硫、磷含量分别≤0.030% 和≤0.035%。
物理性能:材料密度为 7.76 克每立方厘米,熔化温度为 1365 摄氏度,在 700 摄氏度以下具有稳定的抗氧化性能。
力学性能:一般在淬火回火处理后使用,有较高的强度、硬度和淬透性,硬度通常在 50-55HRC 左右。在退火状态下具有较好的切削加工性能,但冷加工性能和焊接性能不好,焊后应立即热处理,以防开裂。
耐腐蚀性:在室温下,对稀硝酸和弱有机酸有一定的耐蚀性,在工业和家庭环境中具有较好的抗腐蚀能力。
应用领域:常用于制造要求耐腐蚀、高强度、耐磨的零件及量具,如 300℃以下工作的弹簧、400℃以下工作的轴、螺栓、阀门、轴承等。还用于塑胶模、螺杆、阀门配件、食品器械配件、手术刀、瓶胚、刀具、剪刀等。
加工工艺
热压力加工:开始温度 1160-1200℃,终止温度>850℃,装炉≤800℃,850℃前缓慢加热,缓冷并及时退火。
热处理:棒材及锻件为 1000-1050℃油淬或空冷,200-300℃回火;板材为 740-780℃退火或高温回火。
420J2 不锈钢的焊接性具有一定特点,在焊接时需要采取适当的措施来焊接质量。以下是其焊接性的具体分析:
焊接特点
淬硬倾向:420J2 属于马氏体不锈钢,碳含量相对较高,在焊接过程中,热影响区容易出现淬硬现象,形成硬而脆的马氏体组织。这会增加焊接接头的冷裂倾向,降低焊接接头的韧性和塑性。
热裂纹敏感性:该钢种中合金元素含量较高,在焊接时,由于合金元素的偏析,可能会导致焊缝金属中形成低熔点共晶物,增加了热裂纹产生的敏感性,特别是在焊缝凝固过程中,容易出现结晶裂纹。
焊接工艺要点
焊前准备:为了防止焊接过程中产生过多的氢,导致氢致裂纹,焊件和焊接材料严格清理,去除油污、铁锈、水分等杂质。同时,通常需要对焊件进行预热,预热温度一般在 200 - 300℃左右,以降低冷却速度,减少淬硬倾向和焊接应力。
焊接材料选择:应选用与母材化学成分和力学性能相匹配的焊接材料,一般推荐使用含铬、镍等合金元素较高的焊条或焊丝,如 E410 - 16、E430 - 16 等焊条,或 H0Cr14、H1Cr17 等焊丝,以焊缝金属具有良好的耐腐蚀性和力学性能。
焊接参数控制:焊接时应采用较小的焊接线能量,即采用较小的焊接电流、较快的焊接速度,以减少焊缝和热影响区的过热程度,降低晶粒长大的倾向,提高焊接接头的性能。同时,要注意控制层间温度,一般不宜超过 350℃,避免过高的层间温度导致焊接接头性能下降。
焊后处理:焊后应及时对焊件进行热处理,如回火处理,回火温度通常在 650 - 750℃之间,保温时间根据焊件厚度和尺寸确定。通过回火处理,可以消除焊接应力,降低硬度,提高焊接接头的韧性和塑性,改善焊接接头的组织和性能。
如果焊接工艺不当,420J2 不锈钢在焊接过程中容易出现裂纹、气孔等缺陷,影响焊接质量和焊件的使用性能。因此,在焊接 420J2 不锈钢时,严格按照焊接工艺要求进行操作,以确保焊接接头的质量和可靠性。
420J2 不锈钢的轧制过程通常包括热轧和冷轧,具体如下:
热轧
加热:将 420J2 钢坯加热到 1000 - 1100°C 的范围内。加热要均匀,避免局部过热或过冷,以保持材料的整体性能。
粗轧:加热后的钢坯进入粗轧机进行轧制,通过多道次的轧制将钢坯的厚度逐渐减小,同时改善钢的内部组织,使其更加致密均匀。粗轧过程中,需控制轧制速度和压下量,以轧制质量。
精轧:粗轧后的钢材进入精轧机进行进一步轧制,以达到成品所需的厚度和尺寸精度。在精轧过程中,要严格控制轧制温度、速度和压下量等参数,同时采用的轧制技术,如板形控制技术、厚度控制技术等,以钢材的表面质量和尺寸精度。
冷却:热加工后,420J2 不锈钢需要快速冷却,一般使用空气冷却或水淬火,以防止过大的晶粒长大,从而影响材料的机械性能。
冷轧
原料准备:热轧后的 420J2 不锈钢卷材或板材作为冷轧的原料,需要进行表面清洗和检查,去除表面的氧化皮、油污等杂质,以冷轧过程的顺利进行。
冷轧轧制:将原料送入冷轧机进行轧制,通过多道次的冷轧,使钢材的厚度进一步减小,同时提高钢材的表面质量和尺寸精度。冷轧过程中,需要采用适当的工艺润滑和冷却措施,以降低轧制力和摩擦系数,减少工具磨损和材料表面损伤。
中间退火:在冷轧过程中,由于加工硬化现象,钢材的硬度和强度会不断增加,塑性和韧性会下降。为了消除加工硬化,提高钢材的塑性和韧性,需要进行中间退火处理。中间退火温度一般在 650 - 750°C 之间,保温一定时间后随炉冷却或空冷。
精整:冷轧后的钢材需要进行精整处理,包括切边、矫直、表面处理等工序。切边是为了去除钢材边缘的毛刺和不规则部分,钢材的宽度精度;矫直是为了消除钢材的弯曲和变形,提高钢材的平直度;表面处理则是为了提高钢材的表面质量和耐腐蚀性,如进行抛光、钝化等处理。