低碳高氮马氏体不锈钢的特性
- 格式:doc
- 大小:40.00 KB
- 文档页数:4
低碳马氏体钢的用途是什么低碳马氏体钢是一种具有优异性能和广泛用途的金属材料。
它的用途包括但不限于以下几个方面。
首先,低碳马氏体钢在机械制造领域中广泛应用。
由于其优异的强度和韧性,低碳马氏体钢常用于制造高性能的机械零件,如汽车零件、航空发动机零件、机器工具、轴承、齿轮等。
与传统的碳素钢相比,低碳马氏体钢具有更高的强度和硬度,同时保持良好的可塑性和冲击韧性。
这使得它在机械制造中承受高负荷和复杂工况环境的能力更强,从而延长了机械设备的使用寿命。
其次,低碳马氏体钢在能源行业中有广泛的应用。
在电力发电设备和核能工业中,低碳马氏体钢常用于制造耐高温和耐腐蚀的核反应堆组件、锅炉、汽轮机叶片等。
由于低碳马氏体钢具有良好的高温强度和抗氧化性能,使得它能够在高温和恶劣的工作环境中保持稳定的性能,确保设备的安全可靠运行。
此外,低碳马氏体钢在船舶和海洋工程领域也得到了广泛应用。
作为一种耐海水腐蚀的金属材料,低碳马氏体钢常用于制造船体结构、海洋平台、海洋石油钻井设备等。
其优异的耐蚀性能使得船舶和海洋工程设备能够长时间在海水环境中使用而不受腐蚀影响,确保其结构的强度和稳定性。
此外,低碳马氏体钢还广泛应用于建筑和桥梁工程中。
由于其良好的韧性和强度,低碳马氏体钢被用于制造桥梁的主梁和支撑结构等承受重载的部件。
同时,低碳马氏体钢具有较高的焊接性能,可以方便地与其他金属材料进行焊接,提高了建筑和桥梁工程的施工效率和质量。
最后,低碳马氏体钢还在石油和化工工业中有广泛应用。
在石油和化工设备中,低碳马氏体钢常用于制造耐腐蚀和耐高压的容器、管道和阀门等。
其杰出的耐蚀性和高压性能使得它能够在恶劣的工作环境中承受高压和腐蚀介质的侵蚀,确保设备的正常运行和安全性。
综上所述,低碳马氏体钢具有优异的性能,在机械制造、能源、船舶和海洋工程、建筑和桥梁工程以及石油和化工工业等领域均有广泛的应用。
随着科学技术的不断发展和创新,相信低碳马氏体钢的应用范围还会进一步扩大。
超级马氏体不锈钢
1.何为超级马氏体不锈钢?
在传统马氏体不锈钢的基础上,通过降低碳含量(最高0.07%),增加镍(3.5%~6.5%)和钼(1.5%~2.5%)的含量,基体金属显微组织为回火马氏体的不锈钢称为超级马氏体不锈钢(Supermartensitic Stainless Steel 简称 SMSS)
2.机械性能
可焊接性好,强度高,低温韧性好;由于含碳量低,相当于提高了基体金属中含铬量的比例,所以耐腐蚀性好。
具体如下:
屈服强度:550~850MPa;抗拉强度:780-1000MPa
冲击强度:>50J;延伸率:>12%
3.焊接性能
超级马氏体不锈钢焊接性能比传统马氏体不锈钢好,可以采用常规的焊接工艺实施焊接。
诸如气体保护金属极电弧焊(GMAW或SMAW),气体保护钨电弧焊(GTAW),埋弧焊(SAW)和励磁线圈电弧焊(FAW)。
(1)对于环缝焊接可以使用GMAW和SAW,直缝焊大多数使用SAW或激光焊。
激光焊对生产直缝焊管是一种经济的焊接方法,由于冷却速度快,在焊缝中可以获得全马氏体显微组织,从而得到很好的韧性和满意的耐蚀性;
(2)低碳低氮超马氏体不锈钢可以在焊接状态下使用,必要时可以施以焊后热处理,以获得较低的硬度和更好的韧性。
4.应用领域
可以应用于泵、压缩机、阀门及其它机加工用途外,海洋钢用无缝管和输送管道;此外,超级马氏体不锈钢在水力发电、采矿设备、化工设备、食品工业、交通运输及高温纸浆生产设备等也极具应用潜力。
马氏体不锈钢的基本介绍与主要性能一、基本概念:不锈钢是一种合金钢,其中铁是主要基体,其中铬是最主要的合金元素,其含量一般在10.5%以上。
马氏体不锈钢是由固溶体中变成马氏体的纯铁或铁合金,其中包括奥氏体钢、奥氏体-铁素体不锈钢和奥氏体-铁素体-马氏体不锈钢。
马氏体不锈钢由于其具有良好的机械性能和耐蚀性,被广泛应用于不锈钢制品。
二、组织结构:三、合金设计:合金设计是控制马氏体不锈钢组织结构的关键因素之一、合金设计通常包括以下几个方面:1.铬的含量:铬是马氏体不锈钢中最重要的合金元素之一,其含量越高,耐蚀性越好,但对耐热性和韧性的要求也越高。
2.镍的含量:镍的添加可以提高马氏体不锈钢的抗腐蚀能力和强度,但同时也会增加成本。
3.碳的含量:碳的含量对马氏体不锈钢的硬度和强度有重要影响,但过高的碳含量会降低耐腐蚀性能。
4.其他合金元素:如钼、锰、钛等,可以通过合适的含量添加来改善马氏体不锈钢的特性。
四、主要性能:1.耐腐蚀性能:马氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能,能够在酸、碱、盐和气体等腐蚀介质中保持较好的稳定性。
这得益于马氏体不锈钢中铬元素的高含量和其与氧气生成的致密氧化膜。
2.强度和韧性:马氏体不锈钢具有良好的强度和韧性,能够在高应力和高温环境下保持稳定性。
这得益于马氏体的高硬度和铁素体的高韧性。
3.磨损性能:马氏体不锈钢具有优异的抗磨损性能,能够在磨擦和摩擦磨损环境中保持较好的稳定性。
这得益于马氏体的高硬度和铁素体的高韧性。
总结起来,马氏体不锈钢是一种具有良好耐蚀性、强度和韧性的合金钢材料。
合金设计是控制马氏体不锈钢组织结构和性能的关键因素之一、在实际应用中,可以根据具体需求选择适合的马氏体不锈钢材料。
钢中氮含量的控制随着炼钢技术的不断进步和发展,国内外钢厂对钢的氮含量控制要求也越来越严格,除耐热及不锈钢外,在绝大多数钢中,氮被视为一种有害元素。
虽然钢中残留氮很少,但对钢的力学性能却有显著的影响。
众所周知,一般情况下氮的危害主要表现在:Fe4N的析出导致钢的时效性和兰脆,降低钢的韧性和塑性;与钢中钛、铝等元素形成带棱角而性脆的夹杂物,不利于钢的冷热变形加工;当钢中残留氮较高,会导致钢宏观组织疏松甚至形成气泡;钢中氮还降低钢的焊接性能、电导率、导磁率等;钢中氮含量偏高也会使铸坯开裂。
因此,必须采取有效措施降低钢中氮含量,特别是高级别钢种的氮控制尤显重要。
转炉炼钢各工序过程对增氮的影响及建议1、过程增氮主要发生在转炉终点至小平台吹Ar结束,其次是浇铸期间增氮。
对方坯钢种而言,出钢过程平均增氮约30×10-4%,浇铸过程平均增碳约5×10-4%;对板坯钢种而言,出钢过程平均增氮约10×10-4%,浇铸过程平均增氮约9×10-4%。
方坯LF处理过程增氮不明显。
2、脱氧程度较深的钢种在出钢过程、LF处理及浇铸过程增氮更严重,铸坯氮含量更高;含氮量较高的原辅料(如沥青焦增碳剂、SiCaBa等)直接加入钢液中对钢液增氮有重要影响。
3、深吹及出钢时间长造成终点氮含量增加;废钢消耗量对转炉终点氮含量有一定影响,尤其是废钢消耗量>100kg/t时终点钢水氮含量明显上升。
4、钢水裸露吹氩、LF处理过程中不加或少加泡沫渣、浇铸过程长水口密封不好及中包钢液覆盖不良均会造成增氮。
5、为有效控制钢中氮含量以改善钢水质量,建议开展提高复吹透气砖基础使用寿命、脱氧工艺优化、LF炉精炼工艺优化及连铸长水口保护浇铸等技术研究。
低碳高氮马氏体不锈钢的特性很早以前,人们就知道氮元素通过固溶强化后可以提高不锈钢的强度和耐蚀性。
由于氮是生成奥氏体的强力元素,因此它作为高价镍的替代元素,主要用于奥氏体不锈钢的生产。
马氏体不锈钢1、什么是不锈钢不锈钢(Sta in less Steel)是不锈耐酸钢的简称,耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢;而将耐化学介质腐蚀(酸、碱、盐等化学浸蚀)的钢种称为耐酸钢。
由于两者在化学成分上的差异而使他们的耐蚀性不同,普通不锈钢一般不耐化学介质腐蚀,而耐酸钢则一般均具有不锈性。
2、分类不锈钢常按组织状态分为:马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体(双相)不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。
另外,可按成分分为:铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。
1、铁素体不锈钢:含铬12%〜30%。
其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高,耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。
属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25, Cr25Mo3Ti、Cr28 等。
铁素体不锈钢因为含铬量高,耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好,但机械性能与工艺性能较差,多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。
这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀,并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点,用于硝酸及食品工厂设备,也可制作在高温下工作的零件,如燃气轮机零件等。
2、奥氏体不锈钢:含铬大于18%,还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。
综合性能好,可耐多种介质腐蚀。
奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9 等。
0Cr19Ni9 钢的Wc<0.08%, 钢号中标记为“0”这类钢中含有大量的Ni和Cr,使钢在室温下呈奥氏体状态。
这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能,在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好,用来制作耐酸设备,如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。
奥氏体不锈钢一般采用固溶处理,即将钢加热至1050〜1150C,然后水冷,以获得单相奥氏体组织。
3、奥氏体-铁素体双相不锈钢:兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点,并具有超塑性。
奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。
马氏体不锈钢的钢号化学成分和性能特点马氏体不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性和机械性能的不锈钢材料,其主要成分是铁、铬、镍以及其他合金元素。
马氏体不锈钢有许多不同的钢号,每种钢号具有不同的化学成分和性能特点。
以下是几种常见的马氏体不锈钢的钢号、化学成分和性能特点。
1.1Cr17Ni2(201)不锈钢:-化学成分:C≤0.15,Si≤1.00,Mn≤5.50,P≤0.060,S≤0.030,Ni:1.0-1.5,Cr:16.0-18.0-性能特点:具有耐腐蚀性好、耐光泽性佳、加工塑性差等特点,适用于制作易锈蚀、耐酸性要求不高的零部件。
2.1Cr18Ni9(302)不锈钢:-化学成分:C≤0.15,Si≤1.00,Mn≤2.00,P≤0.045,S≤0.030,Ni:8.0-10.0,Cr:17.0-19.0-性能特点:具有良好的耐热性、耐腐蚀性和可焊性,适用于制作高温、高压下工作的零部件和化学工业设备。
3.1Cr17Ni7(301)不锈钢:-化学成分:C≤0.15,Si≤1.00,Mn≤2.00,P≤0.045,S≤0.030,Ni:6.0-8.0,Cr:16.0-18.0-性能特点:具有良好的延展性、耐腐蚀性和耐磨性,适用于制作紧固件、扣件、弹簧和刀具等。
4.2Cr13(420)不锈钢:-化学成分:C:0.16-0.25,Si≤1.00,Mn≤1.00,P≤0.040,S≤0.030,Cr:12.0-14.0-性能特点:具有优异的耐腐蚀性、抗磨性和耐高温性,适用于制作刀具、模具和化工设备等。
5.3Cr13(420J2)不锈钢:-化学成分:C:0.26-0.35,Si≤1.00,Mn≤1.00,P≤0.040,S≤0.030,Cr:12.0-14.0-性能特点:具有优异的硬度、耐磨性和抗腐蚀性,适用于制作刀具、模具和医疗器械等。
1.耐腐蚀性:马氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性,能够抵抗大多数酸、碱和盐水的侵蚀,适用于海洋环境和化工领域。
低碳马氏体结构钢
低碳马氏体结构钢是一类特殊的钢材,它们通过特定的热处理工艺(如淬火和回火)形成低碳马氏体组织,从而获得良好的力学性能。
这类钢材通常具有高强度、良好的塑性和韧性,以及较低的碳当量,使得它们在焊接性能和冷加工性能方面表现出色。
以下是低碳马氏体结构钢的一些特点和用途。
1.低碳含量:低碳马氏体结构钢的碳含量较低,通常小于0.25%,这有助于减少焊接过程中的碳沉积,提高焊接接头的性能。
2.高强度:通过淬火处理,低碳马氏体结构钢可以获得很高的强度,通常比传统的中碳结构钢强度更高。
3.良好的塑性和韧性:低碳马氏体结构钢在获得高强度的同时,仍然保持良好的塑性和韧性,这使得它们适用于承受较大载荷和动态载荷的结构件。
4.较低的冷脆倾向:由于低碳含量,这类钢材在低温下使用时具有较低的冷脆倾向,适用于寒冷环境。
5.优异的焊接性能:低碳马氏体结构钢的焊接性能良好,焊接接头易于处理,且焊接后的接头强度较高。
6.良好的冷加工性能:这类钢材具有良好的冷加工性能,适用于需要冷变形加工的场合。
7.应用领域:低碳马氏体结构钢广泛应用于建筑结构、桥梁、船舶、车辆、机械制造等领域,特别是在要求高强度和良好焊接性能的结构件中。
8.热处理工艺:低碳马氏体结构钢的热处理工艺通常包括淬火和回火。
淬火温度通常在Ac3以上,以形成马氏体组织,然后通过回火处理以改善塑性和韧性。
在选择和使用低碳马氏体结构钢时,需要根据具体的应用场景和性能要求来选择合适的钢种和热处理工艺,以确保结构的安全和可靠性。
高氮马氏体不锈钢3cr13n的耐腐蚀机理不锈钢是一种高性能的耐腐蚀材料,它具有优异的耐磨损性能和耐腐蚀性能,耐腐蚀耐磨损性能通常可以满足不同的应用要求。
耐腐蚀的性能取决于不锈钢的成分和组织特征,其中高氮马氏体不锈钢3cr13n是一种具有优异耐腐蚀性能的不锈钢。
本文将详细介绍高氮马氏体不锈钢3cr13n的耐腐蚀机理,为HRDAAR类材料的合理设计和应用提供足够的参考。
高氮马氏体不锈钢3cr13n材料以铬和氮为主要元素,其化学组成为:铬(Cr) 12.00-14.00%,碳(C) 0.18-0.25%,氮(N) 0.3-0.6%,硅(Si)<1.00%,锰(Mn)<1.00%,磷(P)<0.030%,硫(S)<0.030%,铁(Fe)消。
该材料低碳,因此其电化学反应速率慢,具有较好的耐腐蚀性能。
高氮马氏体不锈钢3cr13n具有优异的耐腐蚀性能,其耐腐蚀机理主要有以下几个方面:1. 体系中的氮是主要的腐蚀抑制元素,其作用主要是抑制体系中氧的析出,从而降低不锈钢的腐蚀速率。
氮会形成一个稳定的膜层,不断抑制金属铁含量的析出,从而降低腐蚀速率。
2.氮马氏体不锈钢3cr13n的组织学特征决定了它的耐腐蚀性。
马氏体是一种抗腐蚀的特性晶体结构,其中只有少量的碳,因此其腐蚀避免性较强。
这种结构具有低电势和长期稳定性,可以有效抑制体系中析出性材料的析出,从而达到耐腐蚀的目的。
3.氮马氏体不锈钢3cr13n材料表面使用平滑处理,使得表面分子之间的滞合力增强,形成一种转变层,有效地阻止体系中析出性材料的析出,从而提高它的耐腐蚀性能。
4.氮马氏体不锈钢3cr13n的表面表现出很强的疏水性,可以有效阻止液体的渗透,使得表面能够长期保持清洁,有效地阻止腐蚀剂滋生和腐蚀发生。
以上就是高氮马氏体不锈钢3cr13n的耐腐蚀机理,它主要体现在氮元素的抑制和组织学特征,以及表面处理和表面的疏水性。
由于它的优良的耐腐蚀性能,可以用于食品加工业,医疗器械,石油化工,电力设备等行业的耐腐蚀设备中。
马氏体钢的特点
马氏体钢是一种高强度、高硬度的金属材料,其特点主要包括以下几个方面:
1. 高强度:马氏体钢的强度远高于普通的低合金钢和碳素钢,能够承受更大的载荷和压力。
2. 高硬度:马氏体钢的硬度通常达到62-66HRC,甚至可达70HRC 以上,具有极好的耐磨性和耐腐蚀性。
3. 良好的可塑性:马氏体钢除了在高硬度状态下具有优异的耐磨性外,也能够在一定程度上承受形变和塑性变形。
4. 显著的变形效应:马氏体钢的强度和硬度随着温度的升高而降低,因此在高温下会出现显著的变形效应。
5. 易于热处理:马氏体钢的合金元素和处理方法的不同,可以得到不同的组织和性能,便于加工和使用。
6. 低韧性:马氏体钢虽然具有很高的强度和硬度,但韧性相对较差,容易产生裂纹和断裂。
因此,在使用过程中需要注意防止重载和过度冲击。
- 1 -。
低碳高氮马氏体不锈钢的特性来源:廖建国文章发表时间:2008-08-261.前言氮元素通过固溶强化可以提高不锈钢的强度和耐蚀性。
由于氮是生成奥氏体的强力元素,因此它作为高价镍的替代元素,主要用于奥氏体不锈钢的生产。
另一方面,马氏体不锈钢的最大特点是硬度比铁素体不锈钢或双相不锈钢高,但由于马氏体不锈钢的耐蚀性通常比其它不锈钢明显差,因此在使用时应充分注意腐蚀环境,有时还需要采取表面处理等防锈措施。
对马氏体不锈钢使用氮时,为保持马氏体组织,要限制Cr等合金元素添加量,由此造成在常压熔炼时的最大氮含量为0.15%左右,提高耐蚀性的效果通常也不尽人意。
为了保持马氏体组织并在钢中添加大于0.15%的氮,需要采用加压熔炼等特殊生产方法。
本研究采用能够加压到2.0MPa的高频感应炉,用氮替代碳,试制了以提高耐蚀性为目的的高氮马氏体不锈钢,主要调查了淬火条件和回火条件对钢的硬度和耐蚀性的影响,研究了在最佳热处理条件下氮提高钢的硬度和耐蚀性的潜在作用。
2.试验材料和实验方法2.1 试验用材料为通过在马氏体不锈钢中添加氮来提高耐蚀性,首先必须控制钢水凝固时的吹氮。
尤其是为生成硬度高的马氏体相,必须提高Ms点和Mf点的相变点,控制残余奥氏体(以下简称残余γ)相的量。
由于包括氮在内的几乎所有合金元素都会使Ms点下降,因此必须调整必要的最低限合金成分。
除氮外,还必须考虑调整Cr和Mo等提高耐蚀性合金元素的添加量,控制使耐蚀性变差的元素。
钢水中的氮溶解度与合金成分、压力和温度有关。
本研究将压力设计在2.0MPa以下。
为控制吹氮,在确保钢水中氮溶解度的基础上,对合金成分进行了调整,以便在钢水凝固过程中适量生成氮固溶度大的奥氏体相,同时考虑相变点和耐蚀性,由此设计出了碳在0.1%以下、Cr为16~18%、Mo为1~1.9%、氮为0.45~0.61%的三种低碳高氮马氏体不锈钢。
表1示出试制钢HNS-A~C和此次用于比较的具有代表性的中高碳马氏体不锈钢SUS420J2及SUS440C的化学组成。
HNS-A是在0.9MPa压力下添加氮的极低C钢,耐蚀性超过了SUS316,硬度为56HRC。
HNS-B为使其硬度比HNS-A进一步提高,在合金设计方面进行了调整,以降低残余奥氏体量。
HNS-C在合金上以提高硬度为主,因此将压力提高到1.6MPa,并添加大量的氮。
为获得与HNS-A一样良好的耐蚀性,对各钢种的耐蚀性指标进行了设计,使点腐蚀指数PRE(Cr+3.3Mo+16N)都在29左右。
表1 试验钢种的化学成分 (%)————————————————————————————————————钢种 C Mn Cu Ni Cr Mo N Fe 其它————————————————————————————————————HNS-A 0.01 0.5 0.5 0.5 18.1 1.0 0.49 平衡添加HNS-B 0.10 0.2 0.2 0.2 16.0 1.9 0.45 平衡添加HNS-C 0.10 0.2 0.1 0.2 16.1 1.1 0.61 平衡添加SUS420J2 0.37 0.5 0.1 0.2 12.2 0.1 0.02 平衡 -SUS440C 1.02 0.5 - 0.2 16.3 0.4 0.02 平衡 -————————————————————————————————————2.2 熔铸和热处理在本研究中,为获得上述HNS-A~C优质钢锭,对HNS-A和HNS-B,采用能够加压到0.9MPa的高频感应熔炼-铸造炉,在0.9MPa压力下进行熔炼、铸造,试制了50kg重的钢锭。
另外,对HNS-C,采用能够加压到2.0MPa的高频感应熔炼-铸造炉,在1.6MPa压力下进行熔炼、铸造,试制了500kg重的钢锭。
通过热锻将这些钢锭锻造成柱状,在1473K下均热处理后,进行热处理,用于各种评价。
退火处理:在1123K下保持14.4ks后慢慢冷却至923K后进行空冷;淬火处理:在1223~1423K温度范围内保持1.8ks后进行油淬火;冷处理:在473~823K温度范围内保持3.6ks后进行空冷。
2.3 特性评价对退火材料,调查了硬度和冷加工性;对淬火材料,调查了硬度和残余γ量;对回火材料,调查了硬度和耐蚀性。
将圆钢的纵断面进行镜面研磨并进行某种腐蚀后,采用光学显微镜对1/2半径部的显微组织进行观察,采用扫描型电子显微镜对另外1/2半径部的显微组织进行观察。
关于硬度,采用洛氏硬度计对圆钢横断面的1/2半径部进行了5个点的测定,求出平均值。
关于冷加工性,进行了粘附摩擦镦锻试验,并采集应力-应变曲线。
关于残余γ量,从圆钢的纵断面采取试样,根据X线衍射,求出α相的2个面产生的峰值和γ相的3个面产生的峰值,共计6组的积分强度比的平衡值。
关于耐蚀性,进行了点腐蚀电位测定、食盐水喷雾试验和氯化铁腐蚀试验。
3.结果和研究3.1 退火对冷加工的影响为将普通高碳马氏体不锈钢冷加工和切削加工成所希望的零件形状,可以采用使碳化物在铁素体母相中析出的退火处理方法来降低硬度、提高加工性。
虽然HNS-A~C几乎不含有碳,但含有许多的氮,采用同样的热处理方法后,在铁素体母相中会生成氮化物,取代碳化物,由此可以确保加工性。
在SUS440C中能看到粗大的一次碳化物,而在HNS-B中则看不到,由此可知在HNS-B中氮化物或碳氮化物的析出物组织呈比较均匀分散。
也就是说,作为退火材料组织,高氮马氏体不锈钢也能获得比SUS440C更加理想的组织。
根据HNS-A~C和SUS440C退火后的硬度和粘附摩擦镦锻试验时的应力-应变曲线可知,HNS-A~C的硬度都比SUS440C低5个点,可以软化至95HRB,HNS-A、HNS-B和HNS-C没有大的差异。
另一方面,即使在压缩变形阻抗方面,HNS-A~C比SUS440C低100MPa以上,压缩变形能在表观应变上可提高2倍左右。
可以认为这是由于凝固时有无粗大结晶的一次碳化物所致。
由以上所述可知,对于试制的高氮马氏体不锈钢的退火特性,有效的办法是对合金成分进行设计,控制凝固过程中碳化物的结晶,使氮化物也能与碳化物析出一样在铁素体母相中析出,提高加工性。
3.2 热处理条件对硬度的影响(1)淬火温度和深冷的关系根据淬火后的状态和淬火后增加冷处理的状态可知,在淬火后的状态下,由于淬火温度的升高,硬度会暂时升高后下降,随着硬度的下降,残余γ量增加了。
可以认为这种现象与高碳马氏体不锈钢相同。
也就是说,随着淬火温度的升高,碳或氮化合物的固溶会加快,奥氏体相中的固溶碳或固溶氮量会因此增加,结果使硬度升高。
当淬火温度进一步升高时,碳或氮化合物的固溶会进一步加快,奥氏体中的固溶碳或固溶氮量会过分增加,造成Ms点降低,残余γ量增大,硬度下降。
另一方面,当增加冷处理时,高温淬火侧的残余γ量会减少,硬度也能相应地保持高的状态,即使在高氮马氏体组织中,减少残余γ量,也有助于冷处理。
对于HNS-C来说,在1373K进行淬火处理后增加冷处理时,可以获得与淬火温度相对应的硬度峰值,硬度达到56HRC,此时的残余γ量为17%左右。
另外,在Thermo Calc的相图计算中,在1373K时,残余γ量为奥氏体单相,但在高于1373K的淬火处理后,残余γ量会进一步增大,由此可以推测氮化物的固溶会进一步加快,这暗示着在1373K时可能还有氮化物残余。
与前面所述的HNS-C相比,HNS-A的硬度总体低,在1323K时能获得最高硬度为53HRC,残余γ量为15%左右,与HNS-C基本相等。
尽管HNS-A的氮量为0.49%,比HNS-C的0.61%低,但测定的残余γ量基本相同。
由此可以推测,与其认为固溶氮的增加会使残余γ量增加,不如认为HNS-A的Mn、Cu、Ni和Cr含量比HNS-C高是造成Ms点降低的原因。
另一方面,HNS-B在1373K时基本能获得最高硬度55HRC,残余γ量为7%左右,比其它钢种低。
由于HNS-B的氮量为0.45%,因此能减少残余γ量,硬度的下降当然也就小,但由于固溶氮的绝对值也低,因此固溶强化量也变小了,结果无法获得HNS-C那样的硬度。
(2)回火温度的影响在淬火后状态下,高碳马氏体不锈钢的SUS440C和SUS420J2的硬度高,随着回火温度的升高,硬度会慢慢下降,在773K附近由于碳化物的析出而产生的二次硬化使硬度升高。
另一方面,高氮马氏体不锈钢HNS-A~C的退火硬度与高碳马氏体不锈钢明显不同,虽然淬火硬度比SUS420J2低,但随着回火温度的升高,HNS-A~C的硬度都会慢慢升高,HNS-A的硬度在673K附近达到最高,HNS-B和HNS-C的硬度在723K附近达到最高,其后硬度出现下降。
关于冷处理后硬度的上升量,HNS-A~C 基本相同,上升了4个点左右,最高回火硬度分别为56HRC、59HRC、60HRC。
关于高氮马氏体不锈钢的硬度随回火升高的现象,包括碳为0.3%左右的钢种在内,研究认为这是高氮钢所特有的现象,与碳含量无关。
采用TEM(透视式电子显微镜)研究了在硬度开始下降的高温回火状态下微细β-Cr2N析出物,但尚未弄清在能够获得最高硬度的回火温度下微细β-Cr2N析出物产生的原因。
3.3 热处理条件对耐蚀性的影响(1)淬火温度的影响通常,在淬火处理后要进行回火处理。
随着淬火温度的升高,可以看到几乎在整个回火温度区域能看到点腐蚀电位的升高。
在1373K淬火材显微组织中能看到有较多的1μm以下的微细析出物,而在1423K淬火材显微组织中析出物明显减少。
根据EDX分析,确认这种析出物是Cr的氮化物,根据计算相图,可以推测是Cr2N,由此可以认为由于Cr2N的减少,点腐蚀电位会升高。
这是因为随着淬火温度的升高会促进Cr2N 析出物的固溶,从而造成点腐蚀电位的升高。
虽然在高温淬火后点腐蚀电位会升高,但随着Cr2N固溶的加快,残余γ量会增大,因此在重视硬度的情况下必须注意这一点。
(2)回火温度的影响在高碳马氏体不锈钢SUS440C和SUS420J2中,随着回火温度的升高,点腐蚀电位呈缓慢下降的趋势,但其绝对值非常小,在-200mVvsSCE以下。
另一方面,高氮马氏体不锈钢HNS-A~C的回火温度如果在723K 下,随着回火温度的升高,点腐蚀电位都呈缓慢下降的趋势,但点腐蚀绝对值都比SUS304高,尤其是HNS-B 和HNS-C的点腐蚀电位比SUS316高。
另外,当回火温度超过723K时,点腐蚀电位的下降情况会加剧,在823K时,所有钢种的点腐蚀电位会下降至0mVvsSCE以下,与高碳马氏体不锈钢基本相同。
关于高温回火时点腐蚀电位的下降,我们已知道HNS-A是由于β-Cr2N优先向晶界析出所致,即使是相同钢种的HNS-B 和HNS-C,也发生相同的现象。