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马氏体不锈钢和耐热钢的金相分析

发布日期:2022-07-25    浏览量:1318次

马氏体不锈钢和耐热钢基本体系

马氏体不锈钢和耐热钢是一类基体为马氏体组织、有磁性,通过热处理(淬火、回火)可调整其力学性能的不锈钢。

马氏体型不锈钢、耐热钢是以12Cr13 (原1Cr13) 为原型衍生发展而形成的一类钢,见下图。该类钢的Cr含量大多在13wt%左右,部分高达18wt%,也有少数低达5wt% (如12Cr5Mo,主要作为耐热钢用)。该类钢淬火后基体组织主要为马氏体,当低碳时为马氏体+铁素体,当高碳时为马氏体+碳化物。

马氏体不锈和耐热钢的热处理及金相分析

马氏体不锈钢和耐热钢能在淬火过程中发生马氏体转变,可以因此获得热处理强化效果。所以这类钢可进行多种热处理,满足不同的力学性能要求。

(1)退火处理;

(2)淬火处理;

(3)淬火后回火:①低温②中温③高温

马氏体不锈钢的退火处理及金相组织

马氏体不锈钢经锻轧后,由于空冷即会产生马氏体转变,使锻件变硬,在段件表面容易产生淬火裂纹,同时高硬度也不易进行切削加工。因此,这类钢段后应缓冷,并及时进行软化处理:一种是进行回火,一种是完全退火。

由于锻件锻造变形量和终锻温度的不同,进行回火的锻件的原始状态是不司的。-些已完成了再结晶,而一些尚未完成。又由于回火的参数(温度、时司)不同,其回火后的金相组织会有很大的差异。有的会形成回火索氏体。而有的甚至可能还会保留锻后变形组织的形态,软化效果较差。

奥氏体不锈钢的金相检验

奥氏体不锈钢的金相组织控制除晶粒大小外,还有a铁素体相含量,有害析出相以及晶界腐蚀检验等。奥氏体不锈钢的组织以奥氏体(y相)为主,并有少量或一定量的铁素体(δ相或a相),还可能出现a'相(体心立方马氏体)、ε相(密集立方马氏体)、碳化物、氮化物以及金属间化合物(如o相、Laves相等)。

奥氏体不锈钢可能出现的析出物类别与具体成分及热处理过程有关。可能析出物和相关结构、化学配比见下表。

奥氏体不锈钢中铁素体含量的金相测定

奥氏体不锈钢中的铁素体有高温阶段形成并部分或全部保留至室温的6相,以及由奥氏体转变形成的低温铁素体a相。奥氏体不锈钢铸件及焊缝中包括锻件的偏析区,一般主要是8相。a相与8相由于是同一晶体结构,有时在文献中是串用的,在金相上也较难区别。

铁素体的存在能够防止焊缝区及铸钢件的热裂纹;阻止奥氏体晶粒粗化;提高屈服强度;减少晶间腐蚀和应力腐蚀倾向。缺点是δ相会促进o相形成,用钢脆性增大,增大点腐蚀倾向。因此在实际生产中对8铁素体含量都有一定控制范围。 如焊缝中,-般希 望8铁素体量在3%~15%之间。奥氏体不锈钢中铁素体含量的测定方法有金相法、磁性法、X射线衍射法以及当量一图解法等,这些方法各有一定局限性,有不同的误差。

金相法:适用标准为GB/T 13305-2008《不锈钢中a-相面积含量金相测定法》以及新制定的黑色冶金行业标准YB/T 4402-2014《不锈钢中8铁素体面积含量金相测定法》。国际上有SAE AMS 2315E-2008《8铁素体含量的测定》标准。

金相分析时,按规定或协议取样,检测面不得小于10mm2。制样后经铁氰化钾碱性水溶液或硫酸铜盐酸水溶液,或氯化铁盐酸乙醇水溶液浸蚀,选取a-相面积最大视场,在300倍下(a相) 或250倍下(δ相)与标准图片对照评测。

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