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回火溫度對(duì)一種Fe-Cr-Ni-Mo高強(qiáng)鋼碳化物及其力學(xué)性能的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時(shí)間：2015-05-15
本工作選用一種Fe-Cr-Ni-Mo高強(qiáng)度合金鋼作為研究對(duì)象，在較寬的回火溫度范圍內(nèi)（400～650℃），研究了碳化物的變化及其對(duì)高強(qiáng)鋼強(qiáng)韌性的影響，從而達(dá)到通過(guò)調(diào)整回火制度來(lái)控制碳化物類(lèi)型和數(shù)量，最終實(shí)現(xiàn)改善高強(qiáng)鋼強(qiáng)韌性的目的。
???高強(qiáng)鋼具有強(qiáng)度高、成形性好以及一定的可焊性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于諸如電力、石油和化工等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。近年來(lái)許多科研人員致力于改善高強(qiáng)鋼的強(qiáng)韌性，在保證高強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高其沖擊韌性。通常采用的技術(shù)手段包括調(diào)整鋼的化學(xué)成分、改變加工工藝和熱處理工藝等。事實(shí)上，高強(qiáng)鋼的強(qiáng)韌性還與析出的碳化物緊密聯(lián)系。由于淬火+回火處理是一種常用的獲得高強(qiáng)鋼的熱處理工藝，而在回火處理過(guò)程中，高強(qiáng)鋼中將析出大量碳化物，并且不同溫度回火處理后，鋼中析出的碳化物不同，因此通過(guò)優(yōu)化回火工藝控制鋼中碳化物的析出對(duì)改善高強(qiáng)鋼的強(qiáng)韌性具有重要意義。
本工作選用一種Fe-Cr-Ni-Mo高強(qiáng)度合金鋼作為研究對(duì)象，在較寬的回火溫度范圍內(nèi)（400～650℃），研究了碳化物的變化及其對(duì)高強(qiáng)鋼強(qiáng)韌性的影響，從而達(dá)到通過(guò)調(diào)整回火制度來(lái)控制碳化物類(lèi)型和數(shù)量，最終實(shí)現(xiàn)改善高強(qiáng)鋼強(qiáng)韌性的目的。
實(shí)驗(yàn)用鋼是一種Fe-Cr-Ni-Mo高強(qiáng)鋼，其名義成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：C0.35，Ni2.00，Cr1.60，Mo0.60，Mn0.60，Si0.20，V0.14，雜質(zhì)元素S和P的含量均為0.006，余量為Fe。實(shí)驗(yàn)鋼采用真空感應(yīng)爐冶煉，真空澆鑄后得到25kg的鑄錠。將鑄錠在1150℃保溫1h，然后鍛造成35mm厚的鍛坯；最后熱軋成12mm厚的板材，熱軋溫度為1100℃。
熱處理工藝采用正火+淬火+回火處理，選定正火和淬火溫度均為860℃，前者保溫1h后空冷處理，而后者保溫40min后采用油淬處理。回火處理時(shí)間為2h，選取的回火溫度范圍為400～650℃，每隔50℃選取一個(gè)實(shí)驗(yàn)溫度，回火后采用水冷處理。熱處理后的板材加工成標(biāo)準(zhǔn)的Charpy-V型缺口沖擊試樣和棒狀拉伸試樣，取樣方向均為平行于軋制方向。沖擊實(shí)驗(yàn)在RKP?450沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，主要考察試驗(yàn)鋼的低溫（選取-50℃）沖擊韌性，室溫拉伸實(shí)驗(yàn)在AK-1000KNG拉伸機(jī)上進(jìn)行。利用TEM觀察高強(qiáng)鋼中碳化物的形貌及分布，并用三維原子探針（3DAP）分析了碳化物的成分。
????研究結(jié)果表明：回火溫度較低（400℃）時(shí)，鋼中析出M3C合金滲碳體及M7C3合金碳化物，M為Fe、Cr和Mn的組合，其中M3C長(zhǎng)度約為1μm，而M7C3尺寸較小，小于200nm；回火溫度較高時(shí)（500和600℃），碳化物析出數(shù)量增加，但M3C合金滲碳體尺寸變小，數(shù)量減少甚至不出現(xiàn)，同時(shí)析出尺寸較小的M2C和M6C（小于200nm）；繼續(xù)提高回火溫度（650℃），除M2C外還出現(xiàn)MC型碳化物，其尺寸小于100nm，析出數(shù)量減少。合金碳化物M2C、M6C和MC的合金元素主要以V、Cr和Mo為主。高強(qiáng)鋼的強(qiáng)度隨回火溫度的升高而下降，但在500～600℃回火溫度區(qū)間，由于碳化物析出會(huì)引起二次硬化效果，強(qiáng)度下降不明顯，因此實(shí)驗(yàn)鋼在530～600℃內(nèi)回火后可獲得較好的強(qiáng)韌性配合。
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