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熱處理對25Cr7Ni4MoN不銹鋼力學性能和顯微組織的影響
來源: | 作者:東啟特鋼 | 發布時間: 2021-06-25 | 20 次瀏覽 | 分享到:
熱處理對25Cr7Ni4MoN不銹鋼力學性能和顯微組織的影響
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  熱處理對25Cr7Ni4MoN不銹鋼力學性能和顯微組織的影響


  研究了固溶溫度對25Cr7Ni4MoN雙相不銹鋼組織和力學性能的影響。結果表明,固溶處理溫度過低,σ相會析出,影響其沖擊韌性。固溶處理溫度過高時,顯微組織再結晶生長,導致強度下降。25Cr-7Ni-4Mo-N雙相不銹鋼的固溶處理溫度應高于1025℃,最佳固溶溫度為1025~1100℃。

模具鋼

  25Cr7Ni4MoN(又名2507)屬于超級雙相不銹鋼。由于其超低碳和高鉻、高鉬和高氮的成分設計,它具有高耐腐蝕性,并且其耐磨性和耐疲勞腐蝕性優于奧氏體不銹鋼。它可以代替高合金奧氏體不銹鋼,甚至耐腐蝕合金,用于惡劣介質,特別是含氯環境的零件。它已被用于石油、化學工業、化肥和核能。


  本文以25Cr7Ni4MoN雙相不銹鋼為研究對象,研究了固溶處理溫度對其表觀組織和力學性能的影響。


  1.測試材料和方法


  試驗中使用的25Cr7Ni4MoN鋼為鍛造鋼,其化學成分如表1所示。首先將鍛造的25Cr7Ni4MoN鋼加工成8塊30 mm×30 mm×300 mm的試塊,分別在950℃、1000℃、1025℃、1050℃、1070℃、1100℃、1125℃和1150℃下保溫1.5 h,然后將試塊加工成30 mm軌距、平行部分直徑6 mm的拉伸試樣,在DCS-10 t上進行試驗


  根據GB/T 228.1-2010《金屬材料室溫拉伸試驗方法》;沖擊試樣為v型缺口試樣,按照GB/T 229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》在JB-30B沖擊試驗機上進行試驗。此外,在OlympusGX51光學顯微鏡上對其微觀結構進行了分析。


  2.測試結果和分析


  2.1.固溶處理對25Cr7Ni4MoN鋼顯微組織影響


  25Cr7Ni4MoN鋼在不同溫度下固溶處理后的顯微組織如圖1所示。25Cr7Ni4MoN雙相不銹鋼固溶處理溫度低時,顯微組織由多相組成。隨著固溶處理溫度的升高,顯微組織逐漸轉變為兩相結構。950℃固溶處理后為多相組織,鋼中析出大量脆性相σ。隨著固溶處理溫度的升高,脆性相σ在1025℃逐漸溶解消失。


  25Cr7Ni4MoN鋼不同溫度固溶處理后的顯微組織


  當固溶處理溫度較低時,顯微組織中的α相和γ相呈纖維狀。隨著固溶處理溫度的升高,晶粒再結晶長大,兩相由纖維狀向等軸狀轉變。從圖1(c)可以看出,結構為(α+γ)兩相結構,具有規則條狀結構的特點;圖1(d)中的微結構也是(α+γ)的兩相結構,具有規則的塊狀結構特征。圖1(a)~(d)表明,隨著固溶溫度的升高,鐵素體逐漸增多,奧氏體逐漸減少。這是因為α和γ的體積分數與溶液溫度t的變化有很好的線性關系,兩相的含量可以用公式(1)和(2)表示。


  α%=33.2+0.146(T-900)(1)


  γ%=59.2-0.120(T-900)(2)


  2.2.固溶處理對25Cr7Ni4MoN鋼力學性能影響


  固溶處理溫度對25Cr7Ni4MoN雙相不銹鋼力學性能的影響如圖2所示。其中,鋼在1025℃和1050℃固溶處理后的沖擊吸收能分別大于297 J和298 J。因為沖擊吸收能量大于沖擊設備的最大范圍,所以無法顯示結果,只能顯示最小值。因此,對應于這兩種溶液處理溫度的沖擊吸收能量未顯示。固溶處理溫度對25Cr-7Ni-4Mo-N雙相不銹鋼力學性能的影響主要有兩個因素:晶粒再結晶的完全程度和α、γ相的轉變程度。隨著固溶處理溫度的升高,晶粒再結晶完全程度增加并趨于長大,組織中發生α和γ相轉變,即鐵素體增加,奧氏體減少。


  當溶液溫度低于1050℃時,強度隨著溶液溫度的升高而降低。這是因為顯微組織的再結晶起主導作用,所以鋼的強度逐漸降低,但沖擊韌性明顯增加,當固溶溫度高于1050℃時,強度隨著固溶溫度的升高而增加,兩相結構的轉變起主導作用,所以鋼的強度逐漸增加,沖擊韌性降低。原因有二:(1)由于溫度超過σ相穩定的最高溫度,α相可溶于奧氏體或轉變為鐵素體;(2)兩相微觀結構發生變化,鐵素體相比例增加,從而減少了與α相形成有關的元素,抑制了σ相的形成。當固溶溫度高于1100℃時,強度開始下降,但沖擊韌性變化不大。當固溶溫度達到1150℃時,拉伸強度低于800兆帕。這主要是因為固溶溫度過高,導致組織發生明顯的再結晶和長大,所以其抗拉強度降低。從圖2可以看出,鋼的固溶處理溫度應嚴格控制在1025~1100℃,以獲得良好的綜合力學性能。


  25Cr7Ni4MoN鋼不同溫度固溶處理后的力學性能



  3.結論


  (1)當固溶溫度低于1025℃時,25Cr7Ni4MoN雙相不銹鋼的顯微組織為多相,鋼中會析出大量脆性σ相。當固溶溫度高于1025℃時,顯微組織為雙相,沒有析出相。


  (2)當固溶溫度低于1050℃時,鋼的強度隨著溫度的升高而降低。當固溶溫度高于1050℃時,強度和硬度隨著溫度的升高而增加,沖擊韌性降低。當固溶溫度高于1100℃時,強度和硬度隨著溫度的升高而降低,沖擊韌性沒有明顯變化。


  (3)25Cr7Ni4MoN雙相不銹鋼的固溶溫度應控制在1025~1100℃。


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