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03Cr11Nil0Mo2Ti馬氏體時效鋼和12Cr2Mn2NiMoTi低碳馬氏體鋼

發(fā)布人:上海艾荔艾金屬材料有限公司 更新時間:2013-10-14
1前言
當今,采用節(jié)約合金的03Cr11Nil0Mo2Ti的馬氏體時效鋼(MCC)制造大型的零件和強度達1000~1400MPa重要用途的結(jié)構(gòu)。為保證這樣高的強度,規(guī)定該鋼種(MCC)的回火溫度(500~560℃)要比具有最大強度時的回火溫度高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)濟指標還存在一些問題,其中最主要的是價格高昂。因此,用廉價的、具有相近機械性能的鋼代替MCC鋼,在當今經(jīng)濟條件下是很迫切的。
具有如此高強度的低碳馬氏體鋼,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組織。為了研究,在大生產(chǎn)中冶煉了03Crl1Nil0Mo2Ti馬氏體時效鋼和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組織?;鼗饻囟壬?40℃(包括440℃在內(nèi))不會使馬氏體時效鋼的細小組織產(chǎn)生改變。同時從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,可以認為這是等軸Ni3Ti相?;鼗饻囟?480—520℃)更高時,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,長度為100μm,直徑為30μm。進一步提高回火溫度到560℃,會導(dǎo)致金屬間化合物的凝聚,其尺寸也增大:長度達200μm,直徑達70μm。12cr2Mn2NiMoVTi低碳馬氏體鋼的斷口組織,一直到回火溫度達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℃回火時已經(jīng)開始了。這種分解多半會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組織有關(guān)。回火溫度提高到440—450℃時,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構(gòu)被取代有關(guān),這是淬火和低溫回火狀態(tài)下的準脆性特征。
進一步提高馬氏體時效鋼的回火溫度,會導(dǎo)致相干相的破裂,并形成非相干的Ni3Ti等強化相,結(jié)果使沖擊韌性提高。
  12Cr2Mn2NiMoVTi鋼在450—550℃溫度區(qū)間回火時,沖擊韌性保持在最低的水平上,同時屈服極限由1200MPa下降到1000MPa,這證明正在進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鋼機械性能的變化實際上是相同的。機械性能絕對值的差異和對應(yīng)機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)具有低碳馬氏體團組織的鋼,回火時形成的相干相析出物,在300—450℃溫度區(qū)間內(nèi)會在提高抗裂性的同時,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,兩者的機械性能指標實際上是相同的。若按工藝性能和經(jīng)濟性進行比較,則12Cr2Mn2NiMoVTi鋼更具優(yōu)勢。
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以上資料由上海艾荔艾金屬材料有限公司提供,歡迎新老客戶來電洽購。
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