17-4PH(05Cr17Ni4Cu4Nb)钢，是一种以Cr17 型马氏体不锈钢为载体发展起来低碳环保奥氏体沉淀硬化型不锈钢，因为基材里的含碳比较低，耐蚀性和可锻性均好于别的马氏体型不锈钢，而接近一些低合金钢，且具有较好的综合性机械性能，可广泛用于航空公司、航空航天、有机化学和中国核工业等高科技行业。我公司生产制造该材质模锻件商品，交货状态为锻后固溶时效热处理，主要运用于生产制造航空公司耐热、耐高压离心风机叶片生产制造。

文中根据对17-4PH 叶片展开了全面的热处理方法实验，为了达到不一样机械性能，通过调整热处理方法主要参数，得到17-4PH 不锈钢板较全方位的物理性能数据信息，有利于扩宽我公司铸钢件产品范围。因为该材料固有属性及其模锻件尺寸扭度大等各项要素，该产品的研发难度品质保证难度比较大，通过这次开发设计，可以提高加工工艺工作人员能力；提升该类产品质量保证能力，为下一步相关产品的设计与生产制造提供支持。图1 为本次实验的叶片模型图。

图1 17-4PH 叶片模型图

原料

17-4PH 钢，依照GJB 5040-2001 航空公司建筑用钢铸钢件标准，成分含量如表1。

表1 17-4PH 钢原料成分含量(%)

机械性能及低倍机构

交货状态为固溶时效性，每热处理设备次随机选择一件实体按(JB/T 3073.2-1991 汽轮发电机用自由锻动、静叶片，热扎静叶片毛胚技术标准 自由锻动叶片毛胚)取试(叶片根处)，部位如下图2 所显示。机械性能及合金成分等技术标准如表2。

图2 17-4PH 叶片取试平面图

表2 17-4PH 叶片技术标准

冶炼厂

选用非真空感应炉 电渣冶炼厂加工工艺，φ150 ～φ200mm 园钢料坯，交货状态为淬火态并车光，表层无裂纹、结痂、重皮、接痕，超音波检测合乎GB/T 4162-2008 A 级规定验收合格，马氏体实质晶粒大小不低于5 级，其他如低倍组织、非金属夹杂物、表层质量及检样棒机械性能等合乎GJB 2294-1995 有关规定。

冶炼厂中严格把控原料成分含量，熔化炉号是A-A 的成分含量如表3。

表3 A-A 原料成分含量(%)

生产流程

17-4PH 叶片加工过程：开料→加温/出坯→研磨→加温/自由锻→查验→研磨→调质处理→查验→检查→装车/推送。

锻造加工工艺

17-4PH 叶片锻造加温加工工艺如表4。

表4 五种17-4PH 叶片锻造加工工艺

锻造加温时，为防止获得粗壮组织与造成过多δ-金相组织造成干裂，锻造温度不适合太高，保持在900 ～1180℃，并在生产中用手执红外测温仪对终锻温度严实检测，小于900℃立即重炼再次加温。因为17-4PH 钢加温区段窄，锻造环节中规定手疾眼快，每一次压下量比较小且匀称，防止大一点的变形程度。锻造后需在铸钢件立即放入保温箱体箱冷或进热处理设备退火处理。

锻造环节中须经常运用髙压风消除氧化层，锻造缺点未清理干净进到热处理工艺工艺流程，会因为应力立即造成热处理淬火裂纹扩展进而造成大批量产品质量问题。因此铸钢件表层若有毛边、尖棱斜角等缺点，须经打磨抛光工艺流程清理干净并平滑衔接，不能在热处理工艺拓展的不足也无需解决。

热处理方法

⑴热处理电炉。

依据GJB 5040-2001 航空公司建筑用钢铸钢件标准，17-4PH 原材料固溶温度在1030℃～1050℃，选择的热处理电炉炉温均匀性需要达到±15℃。

⑵装炉方法。

依据叶片的外型高效断面尺寸，融合品质保证、生产率等多种因素，选用热处理工艺专用型料筐装炉，叶片为轴类件，为有效管理变型，选用叶身在下、叶片再下竖向装炉，每一件中间防止紧密贴合而留出间隙。

⑶热处理工艺及主要参数。

依据技术标准，热处理工艺选用固溶时效性。所说固溶，即是把铝合金(不锈钢板)加热至持续高温单相电区控温维持，使产能过剩相(渗碳体相)充足融解到固溶体里并快速降温，以获得过于饱和固溶体。为了能让过冷奥氏体向马氏体转变的更加完善，得到更为细微、更为匀称及其比较好的综合性能，固溶以后提升一次正中间调节环节。

1)保温时间。固溶、正中间调节的保温时间：针对不同商品有效厚度，联系实际装炉状况，测算选用公式计算：1.5×有效厚度×(1.2 ～2.5)实行。总体操纵五项商品保温时间在2 ～4 钟头。

时效性的保温时间：参考以上测算标准后适当延长，以充分释放早期锻造、固溶、正中间变更后的各类地应力，那时候效时间变长，一方面沉积相合拼成长，沉淀强化变弱；另一方面，固溶加强变弱和基材的回应所引起的变软，使强度随时间的延长迟缓减少。充分考虑，时效性保温时间选用5 ～7 钟头。

2)温度。

固溶温度：伴随着固溶温度的升高，叶片抗压强度、强度提升。固溶解决温度比较低时，加温所得到的马氏体不匀，铝合金渗碳体并没有充足融入到固溶体里，热处理后奥氏体过饱和度低，危害后续时效性沉淀硬化实际效果。核查，固溶温度从1030℃～1050℃。

正中间调节温度：选用815℃。

时效性温度：在固溶、正中间调节变化充足前提下，根据时效性温度的变化来获得需要特性。在固溶、正中间调节同样前提下，伴随着时效性温度的提升，获得强度、强度逐渐降低，可塑性、延展性逐年上升。依据原料成分、商品抗压强度/强度要求以及基本工作经验，一般将商品强度操纵在中国限制，因此时效性温度分别选择范围以前的低限。

实验数据

五种17-4PH 叶片，取试位置是叶片根处竖向1/4 有效厚度处，每一项商品所得的机械性能数据信息如表5。

表5 17-4PH 叶片机械性能结论

依据表5 实验数据得知：按上述原料、锻造、热处理方法实行后，五种铸钢件商品检验洛氏硬度，皆符合要求。

由图3、图4 低倍机构照片中可以看到：17-4PH叶片热处理工艺获得均匀马氏体组织 少量的δ-金相组织，晶粒大小做到5.0 级5.5 级，达到技术标准。

图3 晶粒大小5.0 级，2%δ 金相组织

图4 晶粒大小5.5 级，2%δ 金相组织

融合17-4PH 叶片的机械性能与低倍机构，主要与原料成分含量、锻造变形程度及尺寸效应、热处理工艺主要参数、时效性延性及δ-金相组织含量等相关，认真落实HB 5024-1989《航空用钢锻件》相关技术标准，通过合适的锻造、热处理工艺后，可获得符合要求的机械性能及低倍机构，都是控制住大批量生产时品质的保障。

——源头：《锻造与冲压加工》2021年第13期