【摘 要】
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3Cr13型马氏体不锈钢在大气、水蒸气、有机酸中有较好的耐腐蚀性,具有广阔的应用前景。这类马氏体不锈钢传统的热处理工艺为淬火-回火,具有很高的强度和硬度,但往往塑韧性较
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3Cr13型马氏体不锈钢在大气、水蒸气、有机酸中有较好的耐腐蚀性,具有广阔的应用前景。这类马氏体不锈钢传统的热处理工艺为淬火-回火,具有很高的强度和硬度,但往往塑韧性较差。淬火-配分(Q&P)工艺是针对马氏体钢提出的热处理新工艺,可以得到马氏体和富碳奥氏体的复相组织,马氏体提高强度,残余奥氏体提高塑性。在改善热处理工艺的同时,结合合金化的方法可以进一步提高马氏体不锈钢的塑韧性。本研究以30Cr13Si2马氏体不锈钢为研究对象,利用激光共聚焦显微镜、X-射线衍射仪和透射电镜等分析测试技术,并结合力学性能测试,研究了不同的Q&P热处理制度对实验钢的组织与性能的影响规律。研究结果如下:1.随着奥氏体化温度的升高,实验钢中的碳化物溶解程度增大,导致奥氏体稳定性提高,马氏体转变开始温度Ms降低,当奥氏体化温度高于1050 ℃时,奥氏体的晶粒尺寸明显长大;随着奥氏体化温度提高或时间延长,淬火到相同温度的Q&P组织中一次马氏体的含量减少,残留奥氏体的含量增加。2.实验钢经1100℃充分奥氏体化以后淬火到20～40℃再升温到450 ℃进行配分处理,获得以带有条状逆变奥氏体的板条马氏体为基体,其中分布少量块状残留奥氏体的混合显微组织,奥氏体总含量约为25～30%。随着淬火终止温度的提高,钢中奥氏体含量升高,导致钢的硬度和屈服强度降低,抗拉强度、延伸率和冲击吸收功先降低后升高。3.实验钢1100℃奥氏体化以后淬火到20℃再升温进行配分处理,显微组织和力学性能都随着配分条件的改变发生明显变化。在恒定配分时间为20 min的条件下,配分温度从450℃升高到480℃,或者在恒定450 ℃的配分温度下,配分时间由20min延长到40min,Q&P组织中的奥氏体含量提高,钢的屈服强度、抗拉强度和延伸率都有不同程度的提高,导致钢的强塑积明显提高。4.实验钢在1100℃奥氏体化保温20min后淬火至20℃,再经450 ℃x40min配分处理,可以获得最佳强塑性组合:Rp0.2=1373 MPa,Rm=1795 MPa,A=19.9%,Akv=7 J,Hardness=50.6 HRC。
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