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03Cr11Nil0Mo2Ti馬氏體時(shí)效鋼和12Cr2Mn2NiMoTi低碳馬氏體鋼
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時(shí)間：2013-10-14
1前言
當(dāng)今，采用節(jié)約合金的03Cr11Nil0Mo2Ti的馬氏體時(shí)效鋼(MCC)制造大型的零件和強(qiáng)度達(dá)1000～1400MPa重要用途的結(jié)構(gòu)。為保證這樣高的強(qiáng)度，規(guī)定該鋼種(MCC)的回火溫度(500～560℃)要比具有最大強(qiáng)度時(shí)的回火溫度高40～60℃。在回火狀態(tài)該鋼種(MCC)的組織是無碳的馬氏體團(tuán)和Ni3Ti、Fe2Mo等金屬間化合物的彌散析出物組成。這種組織在規(guī)定的強(qiáng)度水平下能保證高的沖擊韌性值和高的抗裂性。
盡管MCC鋼有優(yōu)越的工藝性能，但其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還存在一些問題，其中最主要的是價(jià)格高昂。因此，用廉價(jià)的、具有相近機(jī)械性能的鋼代替MCC鋼，在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)條件下是很迫切的。
具有如此高強(qiáng)度的低碳馬氏體鋼，在合適的綜合合金化條件下，可以考慮碳含量降到0.10%～0.12%。綜合合金化的效果，能保證過冷奧氏體具有高的穩(wěn)定性，不僅包括“正常的”溫度區(qū)域，還要包括貝氏體轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)域。因此，在空氣中淬火后，由這種鋼制成的斷面尺寸為200～500mm的制品和零件，都要形成低碳馬氏體團(tuán)組織。為了研究，在大生產(chǎn)中冶煉了03Crl1Nil0Mo2Ti馬氏體時(shí)效鋼和12Cr2Mn2NiMoTi低碳馬氏體鋼。
2研究結(jié)果及討論
研究用鋼在淬火后形成了馬氏體團(tuán)組織。回火溫度升到440℃(包括440℃在內(nèi))不會(huì)使馬氏體時(shí)效鋼的細(xì)小組織產(chǎn)生改變。同時(shí)從370—380℃開始，觀察到電阻系數(shù)急劇地下降，這證明固溶體的合金元素原子顯著地貧化。就是在這個(gè)溫度區(qū)間，發(fā)生了位移固定，在內(nèi)裂曲線的波幅處，傾斜角的切線出現(xiàn)急劇的下降。分析所得的數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論，馬氏體時(shí)效鋼在370—440℃溫度區(qū)間回火，在基體上發(fā)生金屬間化合物相的析出，可以認(rèn)為這是等軸Ni3Ti相。回火溫度(480—520℃)更高時(shí)，電子顯微鏡的分析顯示出α—相內(nèi)穩(wěn)定、均勻地分布著六角形Ni3Ti相的析出物，長(zhǎng)度為100μm，直徑為30μm。進(jìn)一步提高回火溫度到560℃，會(huì)導(dǎo)致金屬間化合物的凝聚，其尺寸也增大：長(zhǎng)度達(dá)200μm，直徑達(dá)70μm。12cr2Mn2NiMoVTi低碳馬氏體鋼的斷口組織，一直到回火溫度達(dá)400—450℃為止都不變化。按單位電阻值和尤拉模數(shù)的變化判斷，固溶體的分解甚至在300—400℃回火時(shí)已經(jīng)開始了。這種分解多半會(huì)造成滲碳體的非常彌散析出。550℃回火后的低碳馬氏體鋼，用電子顯微鏡分析可以顯示出在滲碳體組織中會(huì)存在釩的碳化物。
研究用鋼經(jīng)淬火及300℃回火后高的沖擊韌性水平是與淬火后形成的低碳馬氏體團(tuán)組織有關(guān)?；鼗饻囟忍岣叩?40—450℃時(shí)，觀察到?jīng)_擊韌性的下降，這是彌散的相干相析出的結(jié)果。沖擊韌性的下降與微觀韌性破壞機(jī)構(gòu)被取代有關(guān)，這是淬火和低溫回火狀態(tài)下的準(zhǔn)脆性特征。
進(jìn)一步提高馬氏體時(shí)效鋼的回火溫度，會(huì)導(dǎo)致相干相的破裂，并形成非相干的Ni3Ti等強(qiáng)化相，結(jié)果使沖擊韌性提高。
12Cr2Mn2NiMoVTi鋼在450—550℃溫度區(qū)間回火時(shí)，沖擊韌性保持在最低的水平上，同時(shí)屈服極限由1200MPa下降到1000MPa，這證明正在進(jìn)行著造成脆性的過程。這樣的過程多半是彌散的特殊碳化釩正在析出的過程。
3結(jié)論
(1)在300—600℃溫度內(nèi)回火，12Cr2Mn2NiMoVTi鋼和03Crl1Ni10Mo2Ti鋼機(jī)械性能的變化實(shí)際上是相同的。機(jī)械性能絕對(duì)值的差異和對(duì)應(yīng)機(jī)械性能極限值的回火溫度的差異，都是由鋼在合金化方面的差異決定的。
(2)具有低碳馬氏體團(tuán)組織的鋼，回火時(shí)形成的相干相析出物，在300—450℃溫度區(qū)間內(nèi)會(huì)在提高抗裂性的同時(shí)，降低沖擊韌性。
(3)在空氣中淬火后并在300℃回火的l2Cr2Mn2NiMoVTi鋼，與950℃水中淬火后并在520—540℃回火的03Crl1Nil0Mo2Ti鋼相比，兩者的機(jī)械性能指標(biāo)實(shí)際上是相同的。若按工藝性能和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較，則12Cr2Mn2NiMoVTi鋼更具優(yōu)勢(shì)。
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