750℃時效對新型含硅雙相不銹鋼的顯微組織與力學性能的影響
自1927年首次發(fā)現(xiàn)雙相組織以來,雙相不銹鋼得到了迅猛發(fā)展,。雙相不銹鋼組織由鐵素體和奧氏體兩相組成,,兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點,具有優(yōu)良的力學和耐蝕性能,。雙相不銹鋼被廣泛應用于石油化工,、海洋、原漿和造紙,、能源等領域,。
目前,設計了一種新型含Si的Cr20系雙相不銹鋼材料00Cr20Ni6Si3.5Cu1.5Mo1.3N0.2(質量分數(shù),,%),。采用ZG-25真空中頻感應爐在氬氣保護下將純鐵、純鉻,、純鎳,、硅鐵,、純銅和鉬鐵合金熔煉,并澆鑄成鋼錠,。合金的實測化學成分(質量分數(shù),,%):C0.032,N0.124,,Cr19.9,,Ni5.89,Si3.44,,Mo1.26,,F(xiàn)e余量。
鋼錠經(jīng)剝皮,、熱鍛后沿熱鍛方向取樣,,樣品在1050℃固溶30min后,在750℃分別時效0.5,、1.5,、3、6,、10h和15h,,水淬。樣品經(jīng)磨制,、拋光,,然后用酒精和丙酮清洗并烘干,再在10%的KOH溶液中電解蝕刻約30s,。使用金相顯微鏡(OM)和掃描電鏡(SEM)觀察試樣顯微組織并統(tǒng)計鐵素體相的體積分數(shù),。用JEM2010F透射電鏡(TEM)觀察時效處理后析出相特征。根據(jù)國標GB/T229-2007,,沿鍛態(tài)方向將固溶和時效處理后的材料加工成10mm×10mm×55mmV型缺口沖擊試樣,。在室溫下使用AHC-3000/2-AT沖擊試驗機進行沖擊試驗,最大沖擊能量300J,,每個測試條件測試三個有效樣品,沖擊吸收能取其平均值,。用掃描電鏡觀察沖擊斷口形貌,。用布氏硬度計測量固溶和時效處理后樣品的硬度。結果表明:
?。?)時效處理顯著降低室溫沖擊性能,,室溫沖擊吸收能量從固溶態(tài)樣品的約150J陡降至時效態(tài)樣品的20J以下。固溶態(tài)樣品的布氏硬度約252HB,,時效1.5h后的布氏硬度少量增加到峰值約271HB,。時效時間超過1.5h試樣的布氏硬度變化不大,,均在240~247HB之間。
?。?)隨著時效時間的增加,,棒狀ε-Cu相平均尺寸略有增加,ε-Cu相中的Cu含量提高,。時效較短時間后,,在奧氏體中析出的納米級ε-Cu相和在鐵素體/奧氏體相界析出的尺寸較為細小的顆粒狀Cr23C6碳化物均有利于提高Cr20雙相不銹鋼的布氏硬度。析出的Si3N4相數(shù)量隨著時效時間的增加而增多,,Si3N4相在鐵素體相中及鐵素體/奧氏體相界析出顯著降低了Cr20雙相不銹鋼的室溫沖擊性能,。