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03Cr11Nil0Mo2Ti馬氏體時效鋼和12Cr2Mn2NiMoTi低碳馬氏體鋼
發布人：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重要用途的結構。為保證這樣高的強度，規定該鋼種(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鋼有優越的工藝性能，但其技術經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定性，不僅包括“正常的”溫度區域，還要包括貝氏體轉變的溫度區域。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，在大生產中冶煉了03Crl1Nil0Mo2Ti馬氏體時效鋼和12Cr2Mn2NiMoTi低碳馬氏體鋼。
2研究結果及討論
研究用鋼在淬火后形成了馬氏體團組織。回火溫度升到440℃(包括440℃在內)不會使馬氏體時效鋼的細小組織產生改變。同時從370—380℃開始，觀察到電阻系數急劇地下降，這證明固溶體的合金元素原子顯著地貧化。就是在這個溫度區間，發生了位移固定，在內裂曲線的波幅處，傾斜角的切線出現急劇的下降。分析所得的數據可以得出結論，馬氏體時效鋼在370—440℃溫度區間回火，在基體上發生金屬間化合物相的析出，可以認為這是等軸Ni3Ti相。回火溫度(480—520℃)更高時，電子顯微鏡的分析顯示出α—相內穩定、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的變化判斷，固溶體的分解甚至在300—400℃回火時已經開始了。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。回火溫度提高到440—450℃時，觀察到沖擊韌性的下降，這是彌散的相干相析出的結果。沖擊韌性的下降與微觀韌性破壞機構被取代有關，這是淬火和低溫回火狀態下的準脆性特征。
進一步提高馬氏體時效鋼的回火溫度，會導致相干相的破裂，并形成非相干的Ni3Ti等強化相，結果使沖擊韌性提高。
12Cr2Mn2NiMoVTi鋼在450—550℃溫度區間回火時，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結論
(1)在300—600℃溫度內回火，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℃溫度區間內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。若按工藝性能和經濟性進行比較，則12Cr2Mn2NiMoVTi鋼更具優勢。
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