高碳馬氏體不銹鋼具有較高的硬度、強(qiáng)度和良好的耐磨、耐腐蝕性,主要用于刀剪制品、閥門和結(jié)構(gòu)件等。8Cr13MoV鋼是新近研發(fā)的高碳馬氏體不銹鋼,與7Cr17和9Cr18相比鉻含量有所降低,加入了Mo、V提高其抗回火穩(wěn)定性,一般用于高端刀剪的生產(chǎn)。鍛態(tài)和熱軋態(tài)的8Cr13MoV鋼在室溫狀態(tài)下即具有馬氏體組織,硬度大并且韌性較差,所以在后續(xù)加工前需要進(jìn)行球化退火。本工作以8Cr13MoV鋼為研究對(duì)象,探索球化退火整個(gè)過(guò)程中碳化物的行為演變,為該鋼種的球化退火工藝進(jìn)一步提供詳實(shí)參考和技術(shù)支持。
試驗(yàn)材料采用8Cr13MoV鋼鍛件,規(guī)格為Φ30mm×1000mm棒材。然后加工成Φ30mm×30mm的圓柱形退火試樣備用。試驗(yàn)鋼的成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%):C0.775,Cr14.68,Mo0.213,Mn0.458,Si0.333,V0.182,Ni0.157,P0.031,S0.004,F(xiàn)e余量,Ac1點(diǎn)溫度約840℃。
退火試驗(yàn)采用箱式電阻爐。試樣放入爐內(nèi)隨爐升溫,在800℃保溫30min,然后繼續(xù)升溫到860℃保溫90min,再冷卻到750℃保溫90min,最后以25℃/h緩冷到600℃出爐空冷。共計(jì)14個(gè)試樣,1個(gè)作為空白試樣,其他放入爐內(nèi)進(jìn)行球化處理,間隔一段時(shí)間取出一個(gè)試樣立即水淬處理,具體取樣時(shí)間見(jiàn)表1。
表1 球化退火工藝參數(shù)
工藝 |
樣號(hào) |
取樣時(shí)間/min |
取樣階段 |
取樣溫度/℃ |
升溫過(guò)程 |
1 |
0 |
未加熱 |
0 |
2 |
30 |
加熱 |
330 |
|
3 |
50 |
加熱 |
520 |
|
4 |
80 |
800℃保溫開(kāi)始 |
800 |
|
等溫過(guò)程 |
5 |
110 |
800℃保溫30min |
800 |
6 |
165 |
800℃保溫45min |
860 |
|
7 |
210 |
800℃保溫90min |
860 |
|
8 |
240 |
750℃保溫開(kāi)始 |
750 |
|
9 |
285 |
750℃保溫45min |
750 |
|
10 |
330 |
750℃保溫90min |
750 |
|
降溫過(guò)程 |
11 |
450 |
降溫120min |
701 |
12 |
510 |
降溫180min |
676 |
|
13 |
570 |
降溫240min |
651 |
|
14 |
690 |
降溫360min |
600 |
球化退火后,試樣加工成12mm×12mm×5mm的金相試樣,用BUKEI MLA250掃描電子顯微鏡觀察顯微組織,用Image圖像處理軟件對(duì)碳化物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。選取部分試樣采用碳復(fù)型方法萃取碳化物析出相,利用透射電子顯微鏡電子衍射分析方法對(duì)碳化物類型進(jìn)行標(biāo)定。結(jié)果表明:
(1)鍛態(tài)組織中存在著M3C、M23C6和M7C3類型的碳化物。球化退火過(guò)程中,M3C很快轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6,M7C3則一直未發(fā)生類型轉(zhuǎn)變。升溫階段,組織中馬氏體直接分解析出M23C6,沒(méi)有M3C→M23C6的轉(zhuǎn)變過(guò)程。
(2)整個(gè)退火過(guò)程中,析出碳化物均為M23C6型。緩冷階段降溫180min后組織中碳化物已基本不發(fā)生變化,可進(jìn)一步提高冷卻速率。
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