李 宁1,刘春明2
(1沈阳科金特种材料有限公司,辽宁沈阳110101;
2沈阳盛世高中压阀门有限公司,辽宁沈阳110142)
摘要 分析了不同的奥氏体化温度预热处理对阀门用1Cr17Ni2钢组织构成的影响,论述了预热处理试验后1Cr17Ni2钢组织构成存在的差异性。
1 概述
1Cr17Ni2钢属于含有δ铁素体的马氏体型不锈钢,广泛应用于石油、化工、造船、家电和阀门等机械及宇航等工业领域。通过合理的热处理,1Cr17Ni2钢可获得较好的力学性能和较高的耐蚀性,适用于硝酸阀门用填料轴套及螺栓紧固件等,是一种用途广泛的高强度不锈钢。1Cr17Ni2钢经过合理的热处理后其主体基体板条状的马氏体组织具有较好的强韧性。研究表明,δ铁素体的含量直接影响材料的使用状况。本文主要探讨通过预奥
氏体化温度调整δ铁素体含量,进而改变材料韧性的热处理工艺方法。
2 试验
试验材料型号为ZGJL05 - 500 - IE(Cr17Ni2),将材料经500kg真空感应炉熔炼成规格为120mm×120mm×1500mm钢锭,再经750kg锻锤开坯锻制成60×950mm坯料。将坯料
(表1)分切为3-60×300mm,编号A、B、C。选择不同的奥氏体化温度对分组的坯料进行热处理试验(表2)。从坯料上制备热处理金相试样和力学冲击试样,将热处理后金相试样在光学显微镜中进行组织观察,冲击试样在力学冲击试验机上完成冲击数值检测。
3 分析
由于1Cr17Ni2钢是由δ铁素体和马氏体组织两种微观组织共同组成的钢,所以其微观金相组织中,一般均含有一定量的δ铁素体。δ铁素体的含量受钢的化学成分、热成型方法和热处理过程等多种因素影响。
试样A、B、C经不同的奥氏体温度预先热处理后,采用统一的980℃ ×4h油冷+650℃ ×6h空冷的热处理方法处理,从其金相照片(图1)可以看出,各试样均含有一定数量的δ铁素体。在试样A中δ铁素体含量较高,个别δ铁素体呈条状分布。在试样B中δ铁素体含量较试样A的δ铁素体含量少很多,形态上二者区别较小,均呈条状分布。在C试样中δ铁素体含量形态上较A、B试样完全不同,δ铁素体呈现弥散状态分布。造成这种状况的原因就是试样A、B、C经历的预先热处理的奥氏体化温度不同。
由于试样A预先热处理温度为1000℃,该温度处于1Cr17Ni2钢的奥氏体化温度范围(标准温度为950~1050℃),其热处理后试样A原始组织中粗大条状的δ铁素体几乎完全保留,母相带来的组织遗传问题依然存在,故而,试样A的金相组织中存在个别呈宽条状分布的δ铁素体,常规的奥氏体温度对其形态几乎不会产生影响。试样B采用1065℃ ×10h的高温侧奥氏体化温度,由于温度和时间效应,Cr、Ni、C元素原子实现了扩散,材料的成分均匀化程度提高,偏析程度减小。所以,试样B金相组织中δ铁素体含量较试样A的δ铁素体含量明显减少。试样C采用1130℃ ×10h更高的热处理温度完成材料的奥氏体化。此时,元素的扩散过程加快,尤其是C、Cr、Ni等比较受温度波动影响的元素,而C、Cr、Ni元素又是材料偏析主要影响元素,也是δ铁素体生成的主要影响元素,这些元素受到温度效由于试样A预先热处理温度为1000℃,该温度处于1Cr17Ni2钢的奥氏体化温度范围(标准温度为950~1050℃),其热处理后试样A原始组织中粗大条状的δ铁素体几乎完全保留,母相带来的组织遗传问题依然存在,故而,试样A的金相组织中存在个别呈宽条状分布的δ铁素体,常规的奥氏体温度对其形态几乎不会产生影响。试样B采用1065℃ ×10h的高温侧奥氏体化温度,由于温度和时间效应,Cr、Ni、C元素原子实现
了扩散,材料的成分均匀化程度提高,偏析程度减小。所以,试样B金相组织中δ铁素体含量较试样A的δ铁素体含量明显减少。试样C采用1130℃ ×10h更高的热处理温度完成材料的奥氏体化。此时,元素的扩散过程加快,
尤其是C、Cr、Ni等比较受温度波动影响的元素,而C、Cr、Ni元素又是材料偏析主要影响元素,也是δ铁素体生成的主要影响元素,这些元素受到温度效
4 结语
不同的奥氏体化温度预处理对阀门用1Cr17Ni2钢组织产生了不同的组织影响,尤其是δ铁素体的形态和含量影响较大,经过合理的温度选取和保温时间的选择,可以降低δ铁素体的含量,改变δ铁素体的分布形态,提高材料的冲击韧性指标,获取良好的使用性能。
来源:阀门杂志社