热处理工艺对Fe-12Cr马氏体钢组织与力学性能的影响

发布时间：2021-03-24 02:03

　　对Fe-12Cr马氏体钢包壳管材分别进行980～1050℃下保温15～30 min正火处理,随后在730～790℃温度下进行2 h回火处理,研究不同热处理工艺对Fe-12Cr马氏体钢包壳管材微观组织、室温和高温力学性能的影响。结果表明:正火处理后,冷轧Fe-12Cr马氏体钢的组织为板条马氏体,冷轧态的碳化物粒子会部分固溶于马氏体基体中;随正火温度的升高,残余碳化物的含量降低,且原奥氏体晶粒尺寸会增大（从980℃的9μm增至1050℃的12μm）;回火处理后,马氏体基体上重新析出细小碳化物粒子,且随回火温度增加,碳化物粒子会发生粗化,平均尺寸为0.2～0.28μm,而马氏体板条间距几乎不随回火温度发生变化。Fe-12Cr马氏体钢经过1050℃×15 min正火+760℃×2 h回火处理后具有最佳的综合力学性能,其在600℃下的屈服强度为270 MPa,伸长率为40%;此时合金的碳化物粒子体积百分数最高,约为4.5%。 

【文章来源】：材料热处理学报. 2020,41(05)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

JMatPro软件计算Fe-12Cr马氏体钢平衡相与温度的变化曲线

进而,分别选择在730、760和790 ℃下对1050 ℃×15 min正火处理后的样品进行2 h回火处理,其微观组织如图4所示。可以看出,碳化物粒子会从马氏体基体中再次析出,除了原奥氏体晶界上分布的粗大碳化物粒子外,大量细小的碳化物粒子弥散分布在马氏体板条界面上。对不同温度回火处理后的碳化物粒子体积百分数进行了统计,如图5所示,随温度的升高碳化物粒子的含量呈现先上升后下降的趋势,760 ℃时碳化物粒子的含量最高,体积百分数约为4.5%。结合热力学计算结果,可以看出,实验中正火和回火后的相组成与热力学计算结果相吻合,可根据热力学计算结果制定热处理工艺制度。此外,在760 ℃下,马氏体板条间弥散析出的碳化物粒子的粗化也得到有效地抑制,粗大碳化物粒子(粒子尺寸大于>500 nm)的体积百分数约为0.8%;而在730 ℃下,粗大碳化物粒子含量约为1%,当温度升高到790 ℃时,粗大碳化物粒子含量可增至1.5%。另外,不同回火温度下的平均碳化物粒子尺寸分别约为0.2、0.23和0.28 μm。事实上,碳化物粒子的粗化将会对材料的力学性能产生不利的影响[25-27],这在后面的力学性能讨论中也得到了体现。图3 原奥氏体晶粒尺寸和碳化物粒子体积分数随

图2 Fe-12Cr马氏体管材钢在冷轧态及不同温度正火处理后的微观组织(OM和SEM)为进一步证实马氏体板条间的碳化物粒子的长大趋势,对不同温度下回火处理的样品进行了TEM分析表征,如图6所示,随温度的升高,马氏体板条界面上弥散分布的碳化物粒子尺寸由730 ℃的70 nm增加到790 ℃的200 nm。对于这些弥散析出的碳化物粒子进行选区电子衍射谱分析结果表明,析出的碳化物粒子为具有面心立方(FCC)结构的M23C6和部分少量的MC碳化物,点阵常数分别为a=1.0964 nm和a=0.4598 nm (图7)。另外需要指出,马氏体板条尺寸随回火温度的升高几乎不发生粗化。

【参考文献】：
期刊论文
[1]T91耐热钢退火优化工艺[J]. 范金城,王一谦,李佑河,黄贞益,陈富强.  热加工工艺. 2012(22)
[2]T91钢的回火工艺分析及其组织评定[J]. 钟万里,赵君,王伟,高岩.  金属热处理. 2012(03)

博士论文
[1]CLAM钢高温组织演变与力学性能研究[D]. 黄礼新.燕山大学 2014

硕士论文
[1]核反应堆用铁素体/马氏体耐热钢成分设计及性能研究[D]. 祖木热提.艾力尼牙孜.上海交通大学 2013



本文编号：3096842