高碳馬氏體不銹鋼8Cr13MoV球化退火過程中碳化物的演變
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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高碳馬氏體不銹鋼具有較高的硬度、強度和良好的耐磨、耐腐蝕性，主要用于刀剪制品、閥門和結構件等。8Cr13MoV鋼是新近研發的高碳馬氏體不銹鋼，與7Cr17和9Cr18相比鉻含量有所降低，加入了Mo、V提高其抗回火穩定性，一般用于高端刀剪的生產。鍛態和熱軋態的8Cr13MoV鋼在室溫狀態下即具有馬氏體組織，硬度大并且韌性較差，所以在后續加工前需要進行球化退火。本工作以8Cr13MoV鋼為研究對象，探索球化退火整個過程中碳化物的行為演變，為該鋼種的球化退火工藝進一步提供詳實參考和技術支持。
試驗材料采用8Cr13MoV鋼鍛件，規格為Φ30mm×1000mm棒材。然后加工成Φ30mm×30mm的圓柱形退火試樣備用。試驗鋼的成分為（質量分數，%）：C0.775，Cr14.68，Mo0.213，Mn0.458，Si0.333，V0.182，Ni0.157，P0.031，S0.004，Fe余量，Ac1點溫度約840℃。
退火試驗采用箱式電阻爐。試樣放入爐內隨爐升溫，在800℃保溫30min，然后繼續升溫到860℃保溫90min，再冷卻到750℃保溫90min，最后以25℃/h緩冷到600℃出爐空冷。共計14個試樣，1個作為空白試樣，其他放入爐內進行球化處理，間隔一段時間取出一個試樣立即水淬處理，具體取樣時間見表1。
表1 球化退火工藝參數
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工藝
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樣號
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取樣時間/min
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取樣階段
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取樣溫度/℃
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升溫過程
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1
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0
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未加熱
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0
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2
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30
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加熱
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330
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3
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50
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加熱
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520
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4
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80
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800℃保溫開始
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800
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等溫過程
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5
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110
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800℃保溫30min
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800
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6
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165
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800℃保溫45min
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860
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7
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210
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800℃保溫90min
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860
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8
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240
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750℃保溫開始
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750
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9
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285
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750℃保溫45min
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750
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10
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330
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750℃保溫90min
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750
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降溫過程
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11
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450
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降溫120min
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701
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12
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510
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降溫180min
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676
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13
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570
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降溫240min
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651
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14
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690
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降溫360min
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600
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球化退火后，試樣加工成12mm×12mm×5mm的金相試樣，用BUKEI MLA250掃描電子顯微鏡觀察顯微組織，用Image圖像處理軟件對碳化物進行統計。選取部分試樣采用碳復型方法萃取碳化物析出相，利用透射電子顯微鏡電子衍射分析方法對碳化物類型進行標定。結果表明：
（1）鍛態組織中存在著M3C、M23C6和M7C3類型的碳化物。球化退火過程中，M3C很快轉變為M23C6，M7C3則一直未發生類型轉變。升溫階段，組織中馬氏體直接分解析出M23C6，沒有M3C→M23C6的轉變過程。
（2）整個退火過程中，析出碳化物均為M23C6型。緩冷階段降溫180min后組織中碳化物已基本不發生變化，可進一步提高冷卻速率。