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排列3杀号定胆:低温固溶处理改善马氏体时效钢韧性技术研究

发布时间:2018-06-22   来源:每天学点热处理  

体彩排列3试机号 www.hab5.com.cn   众所周知,马氏体时效不锈钢热处理工艺为固溶处理后在500℃附近进行时效处理,其中固溶处理温度对最终的强韧性具有重要的影响,研究表明相对低的固溶处理温度有益于改善性能,尤其是改善应力腐蚀抗力[1]。然而,低的固溶处理温度残留较多的χ相和σ相恶化韧性[2-4],Novikov等尝试降低Cr-Ni-Co-Mo马氏体时效不锈钢的Co和Mo含量,致使降低固溶处理温度不再残留χ相和σ相,显著改善韧性,尤其是显著提高超低温冲击韧性[3],作者尝试降低Cr含量相对较低的Cr-Mo-Ti马氏体时效钢固溶处理温度,对比研究了低温固溶处理材料力学性能的优势。

  1 试验材料与方法

  试验用钢Cr-Mo-Ti马氏体时效耐蚀钢,用25Kg真空感应炉熔炼,主要合金元素含量:Cr: 8.92%wt、Ni:12.64%wt、Mo:1.46%wt和Ti:1.37%wt,冶炼坯经过1150~850℃锻造成40×40mm的方坯,用Formastor-D全自动相变测量仪测试的相变温度为:AC1=625℃,AC3=740℃,Ms=60℃。在方坯上切取拉伸、V型缺口冲击坯样。将坯样分成两组,第一组采用800℃低温固溶处理,第二组按常规1000℃较高温度固溶处理,两组固溶处理的试样均经过-73℃×2h冷处理,随后两组固溶处理的试样均分别经过450、480、510和540℃,4小时时效处理,最终加工的拉伸试样标距直径Φ5mm,标距长25mm;冲击试样为10×10×55的标准V缺口冲击试样,最后分别用WE300B拉伸试验机和JBN-300B冲击试验机分别测试室温拉伸性能和冲击韧性,同一热处理状态的力学性能用3个试样测试的平均值。

  2实验结果与分析

  2.1奥氏体形成及其晶粒形态的变化


  切取固溶处理的试样制成金相样品,经H2SO4、KMnO4水溶液煮沸显示原奥氏体晶界,金相显微镜观察表明800℃低温固溶处理虽已超过的AC3温度(740℃),但却遗传了锻造变形的晶粒形态与尺寸(图1a),说明通过非扩散α′→γ逆转变机制形成奥氏体。此外,由于Cr含量低于传统的马氏体时效不锈钢,因此800℃低温固溶处理以奥氏体基体为主,未见明显的残留第二相。由于非扩散α′→γ形成的奥氏体内缺陷密度较高,提高固溶处理温度能量相对较高的奥氏体发生回复和再结晶[5],因此1000℃固溶处理形成完全封闭、相对均匀的多边形奥氏体晶粒(图2b)。

  2.2固溶处理温度对力学性能的影响


  度的变化呈现相同的规律,即450℃时效仍处于欠时效状态,480℃时效出现屈服和抗拉强度峰值,进一步提高时效温度进入过时效,即屈服和抗拉强度下降;然而塑性和冲击韧性随提高时效温度始终处于上升状态,值得注意的是480℃峰时效抗拉强度分别达到1773和1760MPa,属于超高强度钢的范畴;510℃时效抗拉强度比480℃峰时效仅分别下降4.1%和3.0%,但V缺口冲击功则分别上升29.0%和45.8%,因此510℃时效属于优化的时效温度。

  对比不同温度时效的力学性能,可以看出800℃和1000℃固溶处理的材料屈服和抗拉强度相近,但800℃固溶处理材料450℃、480℃、510℃和540℃时效后V缺口冲击韧性分别高出1000℃固溶处理的材料37.2%、46.3%、30.7%和18.4%,因此800℃低温固溶处理材料强韧性优势非常明显。为澄清800℃低温固溶处理强韧性更好的原因,对强韧性配合最好的510℃时效试样进行了X射线衍射分析,可以看出800℃低温固溶处理的试样最终残余/逆转变奥氏体衍射峰相对强度显著高于1000℃固溶处理的试样(图3),对比衍射峰的相对强度计算800℃低温固溶处理的试样最终残余/逆转变奥氏体体积分数为15.3%,而1000℃固溶处理的试样则为9.0%,显然更多的残余/逆转变奥氏体导致800℃低温固溶处理的材料具有更高的冲击韧性,但并未降低屈服、抗拉强度,这与800℃低温固溶处理涉及的相变有关,首先800℃固溶处理遗传了锻态组织,即以α′→γ非扩散形式转变为高缺陷密度的奥氏体,高密度缺陷奥氏体马氏体相变抗力较大,最终冷却和冷处理后残留奥氏体的较多。另一方面,由于已形成的马氏体再次遗传了这种高密度的缺陷,有利于时效时通过扩散形成逆转变奥氏体,因此最终的残余/逆转变奥氏体量必然较高。此外,800℃低温固溶处理后的马氏体缺陷密度较高,有利于时效处理强化析出相的弥散分布,增强了马氏体的时效强化效应,弥补了较多残余/逆转变奥氏体的软化效应。


  3  结论

  3.1  800℃低温固溶处理以非扩散α′→γ形成奥氏体,遗传锻态奥氏体晶粒的形态和尺寸,而1000℃固溶处理由于发生再结晶,形成相对均匀的多边形再结晶奥氏体晶粒。

  3.2 450~540℃之间时效后800℃和1000℃固溶处理的试样强度相近,但800℃固溶处理以非扩散α′→γ形成奥氏体,其高密度缺陷最终遗传到马氏体内,既有增强时效强化的作用,又增加残余/逆转变奥氏体,因此具有更好的强韧性。

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