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固溶與時效對0Cr21Ni6Mn9N含氮奧氏體不銹鋼組織的影響

時間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0
0Cr21Ni6Mn9N(簡稱21-6-9)鋼是一種用氮強化的鉻鎳錳系奧氏體無錫不銹鋼,具有強度高、塑韌性好等優點,且可以通過以氮代鎳來穩定奧氏體組織,在航空發動機油管方面具有應用潛力。21-6-9無錫不銹鋼依靠氮的固溶強化作用使其屈服強度達到傳統1Cr18Ni9無錫不銹鋼的2倍,通過應變強化還可獲得更高的強度(達到2000MPa以上)。
  目前,圍繞該鋼的研究主要集中在氫脆及性能等方面,而對其組織的研究并不多。21-6-9無錫不銹鋼管材通常采用多次冷拔加工成型,為消除加工硬化及殘余應力,每兩次冷拔之間需進行熱處理。21-6-9不銹鋼在熱處理過程中易析出碳化物、σ相等,會導致其塑韌性降低,脆性增大。因此,研究21-6-9不銹鋼在熱處理過程中的組織變化規律對21-6-9不銹鋼管成型工藝的制定具有重要意義。
  試驗用材料是國產冷拔21-6-9含氮奧氏體不銹鋼管,規格為Φ6mm,化學成分如表1所示。將21-6-9不銹鋼冷拔管切割成為Φ6mm×10mm的試樣,在箱式電阻爐中采用到溫進料的方式進行熱處理。現將冷拔管材分3組進行1100℃固溶處理,保溫時間為60min,冷卻方式為水冷;然后將3組固溶后試樣分別做如下處理:第1組固溶試樣不做任何處理;第2組固溶試樣進行650℃時效處理;第3組固溶試樣進行850℃時效處理。時效時間均為60min,冷卻方式為空冷。
 表1  0Cr21Ni6Mn9N無錫不銹鋼的化學成分(質量分數%) 

  

C
Mn
P
S
Si
Ni
Cr
N
≤0.045
8.0010.0
≤0.035
≤0.05
≤1.00
5.58.0
1921.5
0.20.36


對不同熱處理的21-6-9無錫不銹鋼管進行軸向鑲嵌,表面磨光拋平,然后置于電解液中進行恒壓電解腐蝕,在XJP-6A型光學顯微鏡下觀察晶粒的形狀、孿晶的變化及第二相的析出。采用截線法測量平均晶粒尺寸;利用D8型X射線衍射儀(XRD)測熱處理過程中相組成的變化,并用Jade軟件和PDF卡片的組合對析出相衍射峰進行分析。
  試驗結果表明:0Cr21Ni6Mn9N鋼冷拔管經1100℃固溶處理后,晶粒尺寸變大,孿晶數量增多且層厚增加,晶界及晶粒均很清晰,無任何析出物;經固溶及650℃時效處理后,晶粒尺寸與固溶態的相差不大,但晶界上有大量黑色粒狀M23C6相析出;經固溶及850℃時效處理后,出現大晶粒吞并小晶粒的現象,晶粒發生了二次長大,且晶界處的M23C6相數量較650℃時效的有所減少。
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