Si含量對30Cr13不銹鋼組織與力學(xué)性能的影響
時(shí)間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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含碳量較高的30Cr13型無錫不銹鋼具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和一定的耐腐蝕性，使其在航空航天、醫(yī)用及機(jī)械制造領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。通常認(rèn)為Si為鐵素體形成元素，Si元素的增多會引起鉻當(dāng)量的增大以及鎳當(dāng)量的相應(yīng)減少，使得無錫不銹鋼在奧氏體化加熱過程中奧氏體相區(qū)域小，易形成鐵素體，從而影響鋼的顯微組織和力學(xué)性能。研究人員以30Cr13無錫不銹鋼為基礎(chǔ)，通過添加硅鐵改變原材料的Si含量，然后施以相同的熱處理工藝，以探索不同Si成分下30Cr13不銹鋼組織與力學(xué)性能的變化規(guī)律。
本試驗(yàn)所用材料為高真空電弧爐熔煉制得的紐扣型鑄錠，其化學(xué)成分由移動(dòng)式直讀光譜儀PMI-MASTER PRO分析測得，如表1所示。
表1 試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）
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試樣編號
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C
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Si
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Mn
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Cr
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Fe
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1
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0.28
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0.46
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0.38
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13.10
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余量
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2
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0.29
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1.00
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0.39
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13.11
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余量
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3
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0.29
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1.50
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0.38
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12.92
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余量
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4
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0.29
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2.01
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0.40
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12.81
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余量
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5
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0.30
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2.50
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0.35
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12.70
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余量
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經(jīng)高真空電弧爐熔煉得到的紐扣錠，要進(jìn)行熱處理以改善其綜合力學(xué)性能。先在1100℃下保溫12h進(jìn)行擴(kuò)散退火以減小成分偏析，隨后在950℃下保溫30min后水冷，淬火后再經(jīng)250℃保溫2h后空冷。試樣經(jīng)線切割加工成10mm×10mm×5mm的試樣，所有試樣經(jīng)機(jī)械研磨、拋光和腐蝕后制成金相樣品。
采用尼康LV150正立式光學(xué)金相顯微鏡觀察不同化學(xué)成分試樣的金相顯微組織；利用HITACHI SU-1500鎢燈絲掃描電子顯微鏡分析不同試樣的顯微組織；利用HBE-3000A電子布氏硬度計(jì)對各成分試樣的硬度進(jìn)行測試；通過18kW D/MAX2500V+/PC型X射線進(jìn)行物相分析，對析出相的類型進(jìn)行確定。
結(jié)果表明：在相同熱處理?xiàng)l件下，隨著Si含量的增加，顯微組織逐漸由馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體；抗拉強(qiáng)度和硬度先增加后減小，在Si含量為1.00%時(shí)達(dá)到最高值；伸長率先增加再變小，在Si為1.5%時(shí)塑性最好；試樣中碳化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨Si增加而遞增，析出相主要為M23C6型（Cr15.58Fe7.42C6）碳化物，同時(shí)伴有少量Cr7C3型碳化物。