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固溶温度对铸造双相不锈钢组织和力学性能的影响
发布者: 发布时间:2020/2/9 阅读:371

  浙江宏盛特钢有限公司采用金相显微镜、扫描电镜、X型X射线衍射方法及万能电子试验机研究了固溶温度对一种新型铸造双相不锈钢组织及力学性能的影响,并对其在不同固溶温度下的断口形貌进行了分析。结果表明,在950~1050℃固溶处理后,均能获得α/γ双相组织,合金的强度随固溶温度的提高而增大;随着固溶温度的升高,试验钢的断口形貌从解理断裂变为准解理断裂。双相不锈钢具有良好的抗应力腐蚀、点蚀和晶间腐蚀能力,其组织中的基本相!和"各自所占比例、相的化学成分以及常见的析出相等对其组织、力学性能和耐蚀性能都有重要影响,热处理条件对其组织、性能也有很大关系。宏盛特钢针对研制的一种新型铸造双相不锈钢初步探讨了固溶温度对其组织、力学性能及断口形貌的影响。

一、实验方法

  1. 材料制备及热处理

试验钢采用中频感应电炉熔炼,在砂型模中浇注成圆锭并加工成15mm×100mm的圆柱形拉伸试样。合金的成分如表,试样分别在950、1000、1050℃下保温1小时后水冷。

  2. 显微组织观察及力学性能测试

   试样经机械抛光和化学浸蚀后在POLYVARMET型金相显微镜下观察显微组织;采用SIMENS-500X型X射线衍射仪器对试样进行物相分析;拉伸试验在CSS电子试验机上进行,拉伸速率2 mm/min,利用X-650扫描电镜观测拉伸试样的断口形貌。

二、实验结果及分析

  1. 固溶温度对显微组织的影响

  试样的铸态及不同温度固溶态组织见图,结合X射线衍射分析可知,固溶态组织中仅包含α和"两个相,而铸态组织中除α"和外还存在少量碳化物。铸态组织中"的相分布在α相基体内和α晶界处并以一定方向朝α晶内延伸,呈魏氏组织特征,形成此组织的原因为铸锭在空气中冷却,其冷却速度较慢,所以形成了魏氏组织[5]。铸态合金经不同固溶温度处理后,原魏氏组织特征已逐渐不明显,碳化物已全部固溶于α和"相内,并随固溶温度的提高",相的数量减少,α相的数量增加。在1050℃固溶处理下,α和"相的比例接近于1:1,一般认为,这种比例的双相不锈钢具有较好的综合性能。

  2.固溶温度对力学性能的影响

   固溶处理温度对试验钢力学性能的影响见表,可以看出,试验钢的硬度随固溶温度的升高而增大,这是由于α/γ双相组织中较硬的α体数量增多造成的。试验钢的抗拉强度和伸长率随固溶温度的升高而呈上升趋势,经过1050℃固溶处理后,抗拉强度和伸长率最优,这是因为随固溶温度的升高,粗大枝晶数量减少,铸态组织中的碳化物全部溶入基体中,魏氏组织基本消失,由图可见,α与γ相组织比例均匀,所以,在此状态下,试验钢具有较好的综合力学性能。

  3.不同固溶温度下的断口形貌分析

  由图可以看出,铸态拉伸试样断口形貌为明显的解理断裂,其主要特点是呈河流状或鱼骨状条纹,随固溶温度的升高,拉伸试样断口形貌发生明显变化。经950℃固溶后的断口见图,其断口形貌为混合型断裂,该断口上有明显的河流状,又有明显的韧窝,就整个断面面积来看,以解理断裂为主,只是在某些部位韧窝带或断裂后形成的撕裂岭将河流区域分割开。经1000℃和1050℃固溶后,韧窝数目及面积明显增加,只有少量的河流状条纹,这种断裂方式称为准解理断裂。

 试验钢断裂行为的变化是因为固溶处理明显改善了组织和力学性能。铸态试样塑性很差,主要是因为铸态组织不均匀,有明显的方向性,晶界存在一些碳化物等脆性相,导致试样断裂前几乎没有明显的塑性变形,由图可见,解理断口上的结晶面呈现无规则取向,没有明显的韧窝。试验钢本身含碳量低,经固溶处理后碳化物全部溶入基体中,从而使基体微区塑性变形能力大为改善,因此试验钢经固溶处理后,断口微观形貌中出现了大量的韧窝,韧窝区的数目及面积显著增加,断裂方式由解理断裂转变为准解理断裂。研究表明,具有准解理型断口的铸造双相不锈钢具有强韧性,其强韧性在很大程度上与基体中的微区塑性变形有关。新型铸造双相不锈钢经950~1050℃固溶处理后,组织和力学性能均得到明显的改善,经1050℃固溶处理后,组织和力学性能较好。固溶处理对新型铸造双相不锈钢的断口形貌影响很大,随固溶温度的升高,断裂方式由解理断裂转变为准解理断裂。

 
 

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