马氏体不锈钢可通过热处理取得较高的强度和杰出的韧性

马氏体不锈钢可通过热处理获得较高的强度和杰出的韧性,在机械制造、化工和能源工业中得到了广泛应用。中国核反应堆驱动组织中磁极、导向板等零件选用12Cr13马氏体不锈钢(403或401不锈钢)制造,运用中需承受较大的冲击载荷,因此该不锈钢应具有优秀的冲击韧性。
研讨标明,影响马氏体不锈钢冲击韧性的要素包括化学成分、热处理准则和显微组织等。跟着Cr,Si含量的增加和C,Mn含量的下降,马氏体钢组织中δ-铁素体含量增加,使12Cr13不锈钢的热塑性、冲击韧性下降。热处理可致使475℃回火脆性,或因为热处理后冷却缓慢而致使第二类回火脆性,大大下降马氏体不锈钢的冲击韧性。藤田辉夫认为冷却速度慢是Cr13型马氏体钢冲击韧性功用下降的要素。显微组织中的晶粒标准、夹杂物和δ-铁素体均对冲击功用有影响最为显着,含量较多的铁素体在热处理过程中难以溶解,易于保留在调质组织中,致使冲击韧性下降。
驱动组织资料收买标准对退火处理态12Cr13不锈钢的冲击韧功用提出了较高恳求,规矩该不锈钢在0℃时的冲击功A≥56J。为了获得退火态组织与冲击韧性的联络,中国科学院金属研讨所的科研人员选用铸造的不锈钢棒材,体系研讨了12Cr13不锈钢退火处理过程中的组织改动和力学功用,分析和评论了碳化物对冲击韧性的影响。
实验所用资料是直径135mm的铸造棒材,其化学成分(质量分数,%)为:C0.121,Si0.26,Mn0.48,Cr13.01,P0.012,S0.0055,Co0.02,N0.02,Fe余量。用线切割方法从棒材上切割出标准为12mm×12mm的冲击试样。将试样在760~780℃范围内退火2h,出炉空冷。为了对比样品标准效应对组织和冲击功用的影响,从直径135mm棒材上截取长度为60mm的试样,在860℃退火2h,出炉静置空冷,并切取组织分析样品和标准冲击试样。
冲击实验在Zwick/RoellRKP450示波冲击实验机上进行,冲击韧性以冲击功标明。硬度检验前,样品经磨制、抛光。硬度实验选用标准Vickers硬度方法测定(载荷980N),每个样品测定10次,取平均值。
金相(OM)和扫描电镜(SEM)调查用腐蚀剂选用FeCl3-HCl水溶液。选用金相分析软件核算扩展倍数为200的各样品中的δ-铁素体含量,核算视场为10个。12Cr13不锈钢显微组织分析选用PhilipsESEMXL30FEGSEM调查,碳化物标准在扩展3500倍时核算得出,核算视场为5个。
实验成果标明,碳化物描画是抉择不锈钢冲击韧性的要害要素。分布在原马氏体晶粒内、标准纤细、分布均匀的颗粒状碳化物可显着改进12Cr13的冲击功用;而分布在晶界上的块状和条状碳化物,以及铁素体晶粒内随机分布的大颗粒状碳化物,则严峻恶化不锈钢的冲击韧性。退火温度对碳化物分出和分布具有较大影响,当退火处理温度由760℃增加到860℃时,碳化物标准增大,使得12Cr13不锈钢的冲击功由151J降到106J;当碳化物彻底消失且呈块状或条状分布时,不锈钢冲击功下降至5J。


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