热处理对奥氏体不锈钢00Cr18Ni10N组织和性能的影响

作者:李勇;寇宏超;柳木桐;张铁邦;钟平;李金山 刊名:科技导报 上传者:岳瑞改

【摘要】通过对新型奥氏体不锈钢00Cr18Ni10N的热处理工艺试验,研究了不同固溶温度、冷却方式和保温时间对其组织性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,00Cr18Ni10N钢晶粒变大,力学性能降低,塑性提高。随着保温时间的延长,拉伸强度、屈服强度和硬度都有所降低,断后伸长率略有提高,冲击韧性和断面收缩率变化并不显著。虽然冷却方式对其力学性能和晶粒大小的影响并不是很明显,但在1050℃淬火,采用水冷可以到达更好的综合性能。因此,00Cr18Ni10N钢采用1050℃固溶、保温1h后水冷的热处理工艺具有良好的组织和强韧性配合。

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0引言奥氏体不锈钢是不锈钢的重要组成部分,产量约占不锈钢总产量的65%70%。由于它具有优良的耐腐蚀性,较好的力学性能和加工性能,广泛应用在各个领域。随着工业应用环境更加苛刻,传统奥氏体不锈钢面临晶间腐蚀问题。不锈钢晶间腐蚀是由于在一定受热条件下沿晶界析出Cr3C6碳化物,进而引起晶界区域贫铬所致,因而将钢中的碳含量降至溶解度极限以下(C<0.03%)是解决此问题的有效途径[1-3]。随着冶金工业新技术的发展,发展的00Cr18Ni10N等超低碳奥氏体不锈钢,因为较低C含量避免了晶间腐蚀现象的发生,其耐晶间腐蚀性能好,在不同温度和浓度的各种强腐蚀介质中均有良好的耐蚀性,冷变形、深冲压、切削性、可焊性都很好,在航空领域的系统部件上得到了应用[4-5]。奥氏体不锈钢的成分、变形方式和热处理工艺等都会对微观组织比如亚结构、晶粒尺寸产生影响,进而影响其力学性能。关于传统奥氏体不锈钢如304、316不锈钢板、带材的微观组织和力学性能的研究比较多。研究表明,固溶温度与合金中第二相的溶解以及溶解时扩散的速度密切相关,合适的固溶温度不仅可以使第二相得到充分的溶解,而且可以加快难溶相的扩散速度。温度低、扩散速度小,达到相同的固溶效果需要的时间就越长。但温度过高,晶粒之间相互吞并,晶粒容易变得粗大,从而降低材料的力学性能[6]。奥氏体不锈钢通过10501150的固溶处理,可以让碳化物溶于奥氏体中,然后采用水淬快冷,将奥氏体保持到室温下,从而提高不锈钢的抗晶间腐蚀性能。00Cr18Ni10N超低碳奥氏体具有较低的C含量,采用传统奥氏体不锈钢的固溶处理工艺,由于间隙原子C的减少会弱化固溶强化效果[7]。因此,研究超低碳不锈钢热处理工艺对其组织与力学性能影响的演化规律,并在此基础上通过合理的工艺处理使不锈钢具有高强度与塑性的良好配合具有重要意义。本文采用超低碳奥氏体不锈钢00Cr18Ni10N作为实验材料,通过研究不同固溶温度、保温时间和冷却方式对该钢的力学性能和组织的影响规律,得到最优的热处理工艺方案使其获得最佳的综合力学性能。1试验材料与方法1.1试验材料试验材料为00Cr18Ni10N钢,其化学成分见表1。试验试件是从改锻后的准30的棒材毛坯上获得。力学性能测试所用拉伸和冲击试样见图1、图2。试样经粗加工后进行不同工艺表100Cr18Ni10N钢的化学成分Table1Chemicalcompositionof00Cr18Ni10Nsteel组分CMnSiSPCrNiNOH含量/wt%0.0171.580.780.0010.02017.9710.060.170.00460.0002热处理,热处理后精加工,最后完成力学性能测试。1.2试验方法力学试样分别选取950、980、1000、1030、1050、1100、12007个温度,保温1h,再分别在每个温度进行水冷和空冷两种冷却方式,来比较不同固溶温度和不同冷却方式对力学性能和组织的影响。然后在1000和1050采用5个不同的保温时间进行水淬,分别为10、30、60、120、240min,比较保温时间对其力学性能和组织的影响。1.3试验设备固溶处理在台车式电阻加热炉(RF2-110-12/FD)中进行,将试样在Instron1196试验机上进行拉伸试验,试样直径为10mm,标距长度为50mm;在JB230B冲击试验机上进行冲击试验,冲击为夏比U型缺口试样,载荷为15N;采用A-200型硬度测量仪测量试样的布氏硬度HB,压头为硬质合金球,直径为2.5mm,载荷砝码为187.5kg。利用LeicaDMLM型显微镜观察晶粒度。

参考文献

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