Fe-13Cr-5Ni马氏体不锈钢在连续加热过程中两相区的奥氏体生长行为

Fe-13Cr-5Ni低碳马氏体钢被广泛应用于火力发电、水轮机组件、阀体、核电站结构件等领域,是20世纪60年代发展起来的具有优异的力学性能、良好的成形性能及良好的机加工性能的钢种。

Fe-13Cr-5Ni低碳马氏体钢,在奥氏体化以后,极易获得非平衡态的马氏体组织,且在用于生产大型发电机涡轮转子时,由于转子尺寸很大且结构复杂,不能通过传统的变形工艺细化组织,而热处理过程中极易出现粗大晶粒并具有强烈的组织遗传性。因此,有必要对Fe-13Cr-5Ni低碳马氏体钢在两相区的变化展开系统研究。

本研究所用的Fe-13Cr-5Ni低碳马氏体钢化学成分(质量分数,%)为0.04C,0.14Si,0.55Mn,5.01Ni,12.87Cr,1.36Mo,0.03V,0.01P,0.02S,余量Fe。试样取自发电厂涡轮转子实际生产时,浇注和锻造成型的试块,并进行1200℃保温5h的均匀化处理。使用STA409PC型综合热分析仪进行相变点的差示扫描量热法测试。奥氏体转变起始温度和转变完成温度分别为528℃和830℃。

对均匀化处理后的试样进行奥氏体化处理,以10℃/s的速率将试样分别加热至550、600、650、700、750、800以及830℃,然后淬火至室温。通过光学显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪以及显微硬度仪研究该钢在加热过程中的组织转变行为。结果表明:

(1)奥氏体以“针状”形式在晶粒内部马氏体板条界处形核,并与母相间保持一定的位向关系,且加热温度对奥氏体的形核与长大有很大影响。当加热温度较低时,“针状”奥氏体多在马氏体板条处形成,随着加热温度的升高,“针状”奥氏体沿马氏体板条长大成条状奥氏体,同时与母相保持相同的位向关系。当温度进一步升高,部分奥氏体倾向于在马氏体块界形成,并沿着马氏体板条界向马氏体块内部长大。

(2)室温下残余奥氏体的量,随双相区开始淬火温度的升高先增加后减少,650℃时对应室温下残余奥氏体的极大值,并且这一变化趋势与试样显微硬度测试结果一致。

来源:冶金信息网