1Cr12Ni3Mo2VN(M152)耐热钢的脆化机制

12%Cr耐热钢的脆化一直是材料研究的热点问题,借助于力学性能测试、金相分析、断口扫描分析以及TEM微观结构分析,研究了1Cr12Ni3Mo2VN(M152)耐热钢在淬火、回火以及时效过程中产生的脆性,结果表明:淬火时的冷却速度对冲击韧性有显著的影响,冷却速度过慢将导致不可逆脆性,其脆化机制是由于缓冷时M23C6碳化物沿原奥氏体晶界连续析出,以及回火时残余奥氏体发生分解导致M2C碳化物沿奥氏体薄膜连续析出,杂质元素的原奥氏体晶界偏聚不是产生脆化的原因,导致不可逆脆化的淬火缓冷通过的温度区间为820℃～660℃;与回火温度有关的脆性有二类:450℃～500℃回火产生的(475脆性),脆化严重,其脆化机制是杂质元素的原奥氏体晶界偏聚和脆性相的析出,去脆化处理可以恢复其韧性;另一类是在约625℃回火产生的,脆化程度较轻;高温回火后缓冷引起的脆化很复杂,杂质元素的晶界偏聚、粗碳化物的析出以及二次淬火均导致回火脆性,通过去脆化处理均可以恢复其韧性。杂质元素的晶界偏聚是脆化的主导机制,二次淬火引起的脆化受环境影响非常大,引起的脆化也非常严重,是产品质量不稳定的主要原因。595℃长期时效脆化主要是由碳化物的析出以及杂质元素的非平衡晶界偏聚引起的,临界时间约为100h,通过去脆化处理可以恢复其部分韧性。

1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢淬火工艺研究

利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等研究了1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢的淬火工艺对组织的影响。结果表明,淬火温度1 030℃以上时,奥氏体晶粒显著长大,淬火后获得粗大的马氏体,抗拉强度和冲击韧度都显著降低;残余奥氏体发生热失稳分解是引起试验钢淬火缓冷后冲击韧度显著降低的主要原因。最佳淬火工艺为(1 010~1 030℃)×1 h油冷,试样具有优良的综合力学性能。

高温回火对1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢力学性能和组织的影响

研究了1Cr12Ni3Mo2VN钢1010℃1 h油冷,2次580～620℃1 h回火空冷后的力学性能和组织。试验结果表明,在620℃回火拉伸试样中,回火马氏体板条界析出大量聚集的粗化的块状M_(23)C_6碳化物,试样塑性变形以孪晶方式进行,塑性较低;580℃回火拉伸试样塑性变形以滑移方式进行,塑性较好。该钢最佳回火工艺为两次580℃1 h空冷。

淬火冷却速度对耐热钢1Cr12Ni3Mo2VN组织和性能的影响

研究了1040℃1h油冷、炉冷(5℃/min)、1℃/min、0.5℃/min冷却后耐热钢1Cr12Ni3Mo2VN的组织和该钢1040℃1h不同冷却速度淬火+565℃2h空冷后的力学性能。试验结果表明,该钢4种冷却速度淬火均可得到马氏体组织,但油冷+回火的A_(KV2)值为156.5 J,而5～0.5℃/min冷却+回火时为40.5～16.5 J。残余奥氏体发生热失稳分解是导致试验钢淬火缓冷后冲击韧性显著下降的主要原因;在淬火缓冷过程中720～820℃这一温度段,由于原奥氏体晶界上碳化物的大量析出,使残余奥氏体中合金元素和碳含量的显著减少,造成淬火组织中的残余奥氏体稳定性大幅度下降。

热处理工艺对1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢力学性能的影响

研究了热处理工艺对1Cr12Ni3M02VN钢力学性能的影响。结果表明，淬火温度超过1030℃时．钢的奥氏体晶粒显著长大，导致抗拉强度和冲击韧度都显著降低；淬火加热时间即奥氏体化时间为0．5～1h时，钢的抗拉强度和冲击韧度均明显下降；淬火加热时间超过1h，二者的变化不大。若淬火和回火冷却速度过低，则沿晶界析出碳化物M23C6，从而导致冲击韧度明显下降。

热处理对1Cr12Ni3Mo2VN马氏体耐热钢组织和性能的影响

试验1Cr12Ni3Mo2VN钢(/%:0.13C,0.16Si,0.70Mn,11.42Cr,2.78Ni,1.67Mo,0.30V,0.036 0N)的冶金流程为30 t EAF-LF-VD-3 t ESR-锻造成Φ350mm材。研究了950~1 100℃淬火和200~700℃回火对1Cr12Ni3Mo2VN钢组织与性能的影响以及500℃,500~10000 h时效的拉伸性能。结果表明,淬火温度950~1 100℃对1Cr12Ni3Mo2VN钢力学性能的影响不明显;该钢的回火脆性区在600℃左右,但对钢的塑性的影响较小。经1 040℃淬火、540℃回火的1Cr12Ni3Mo2VN钢,在500℃时效500 h后,其抗拉强度和屈服强度分别下降了7.7%和5.8%,时效10 000 h后,其抗拉强度和屈服强度分别下降了13.4%和14.6%,断面收缩率下降了40%,主要原因是杂质元素在晶界处偏聚以及碳化物在晶界处析出。

1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢退火工艺研究

利用光学金相、透射电镜和硬度测试等分析手段,研究了不同退火工艺对1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢的硬度影响,试验结果表明:采用两相区加热退火+再结晶退火的两段退火工艺具有较好的退火效果,在两相区加热析出粗大碳化物对缩短退火时间非常重要,且随其加热时间的延长,最终退火后的硬度也降低;推荐的退火工艺为:770℃炉冷至690℃+690℃,退火时间依产品规格尺寸而定;退火软化程度主要受M23C6碳化物的粗化过程控制。

1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢的回火工艺

利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等研究了1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢的回火工艺,结果指出试验钢产生第一类回火脆性的主要原因是马氏体板条界存在聚集长大的Fe_3C及M_3C脆性相,导致冲击韧性显著下降。Mo_2C与基体处于共格状态,使基体周围晶格产生很大的静畸变是次要原因;产生第二类回火脆性的原因,一是由于碳化物M_(23)C_6沿原奥氏体晶界和马氏体板条界迅速聚集并粗化,二是板条间残余奥氏体膜因碳贫化而发生热失稳分解。结合技术协议要求,为了有利于组织的稳定性,本试验钢的最佳回火工艺为580℃×2h空冷。