固溶渗氮对Cr18Mn21Mo2.5钢组织及性能的影响

发布时间：2021-11-28 20:38

　　目的提高Cr18Mn21Mo2.5钢的耐蚀性和耐磨性。方法使用中频感应炉炼制9种正交设计固溶渗氮用钢,通过正交试验的极差分析得出渗氮效率最高的实验用钢（Cr18Mn21Mo2.5钢）,采用高纯氮气在常压下对其进行固溶渗氮处理,同时对渗层的耐蚀性和耐磨性进行测试及机理分析。利用光学显微镜和XRD研究了Cr18Mn21Mo2.5钢及其渗氮层的显微组织及相组成,采用显微硬度测试仪对固溶渗氮后Cr18Mn21Mo2.5钢的硬度分布进行表征,采用电化学工作站及高速载流试验机进行耐蚀性及耐磨性研究。结果在优化成分后炼制的Cr18Mn21Mo2.5钢具有良好的强度及韧性,对其在1200℃下固溶渗氮24h可以制备出厚度高达1.4 mm的单一奥氏体渗层。渗氮后腐蚀电位提高,腐蚀电流降低。相比于未渗氮试样,渗氮（1200℃,24 h）后试样的阻抗弧半径由2500Ω增大到8000Ω,摩擦系数由0.33降低到0.28,磨损量从15.5 mg降低到8.7 mg。渗氮后Cr18Mn21Mo2.5钢的耐蚀性及耐磨性明显提高。结论固溶渗氮后,N固溶到奥氏体晶格间隙中,固溶态的N促进钝化膜再构,同时N的固溶强化使材料表... 

【文章来源】：表面技术. 2020,49(09)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

Cr18Mn21Mo2.5钢的显微组织

图1 Cr18Mn21Mo2.5钢的显微组织图3为Cr18Mn21Mo2.5钢的冲击断口形貌，观察区域为宏观断口的中心区域。由图3可见，固溶处理后Cr18Mn21Mo2.5钢断口由大面积分布的解理平台和部分分布在局部小解理面周围的韧窝组成，表现出准解理断裂特征。结合图1和后文图4可知，上述状态的Cr18Mn21Mo2.5钢主要由铁素体和奥氏体双相组成。铁素体相的断裂断口多表现为准解理断裂特征，而分布在小解理面周围的韧窝则可能是因奥氏体相的断裂而形成的[12]。由表4可知，Cr18Mn21Mo2.5钢具有较高的冲击功（56 J），这可能与其组织形态以及较高的奥氏体相有关。

根据正交试验结果，使用高纯N2在常压下对Cr18Mn21Mo2.5钢进行固溶渗氮，渗氮温度为1100～1200℃，时间为8～24 h。图4是固溶渗氮后Cr18Mn21Mo2.5钢的显微组织及X射线衍射谱图。图4a中Ⅰ为基体，由图4b可知，基体由奥氏体和少量的铁素体组成。固溶渗氮后，基体晶粒长大并不明显，这是因为合金元素的钉轧作用抑制晶粒长大，并且奥氏体和铁素体之间相互作用，一方的长大必定受到另一方的制约。图4a中Ⅱ为渗氮层，渗氮层中没有明显的氮化物析出，X射线衍射谱也证明渗层组织为完全的奥氏体相（如图4b所示）。白亮的渗层以完全奥氏体组织存在，而不存在传统渗氮层中出现的大量颗粒状、楔状甚至是网状的氮化物，避免了渗层因大载荷冲击沿氮化物开裂及渗层剥落而导致工件失效现象的发生。通过金相法测得Cr18Mn21Mo2.5钢在1200℃固溶渗氮24 h后，渗层厚度约为1.4 mm（如图4a所示），与正交试验钢种相比具有更高的渗氮效率。

【参考文献】：
期刊论文
[1]固溶温度对Mn-N型双相不锈钢拉伸变形行为的影响[J]. 金淼,李文权,郝硕,梅瑞雪,李娜,陈雷.  金属学报. 2019(04)
[2]离子渗氮和固溶复合处理制备深层含氮奥氏体不锈钢[J]. 卢世静,孙斐,缪小吉,胡静.  表面技术. 2018(10)
[3]304不锈钢双活性屏离子渗氮[J]. 缪跃琼,高玉新,郑少梅.  表面技术. 2016(04)



本文编号：3525106