Si含量对30Cr13不锈钢组织与力学性能的影响
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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含碳量较高的30Cr13型无锡不锈钢具有较高的强度、硬度、耐磨性和一定的耐腐蚀性，使其在航空航天、医用及机械制造领域得到广泛的应用。通常认为Si为铁素体形成元素，Si元素的增多会引起铬当量的增大以及镍当量的相应减少，使得无锡不锈钢在奥氏体化加热过程中奥氏体相区域小，易形成铁素体，从而影响钢的显微组织和力学性能。研究人员以30Cr13无锡不锈钢为基础，通过添加硅铁改变原材料的Si含量，然后施以相同的热处理工艺，以探索不同Si成分下30Cr13不锈钢组织与力学性能的变化规律。
本试验所用材料为高真空电弧炉熔炼制得的纽扣型铸锭，其化学成分由移动式直读光谱仪PMI-MASTER PRO分析测得，如表1所示。
表1 试验钢的化学成分（质量分数，%）
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试样编号
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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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经高真空电弧炉熔炼得到的纽扣锭，要进行热处理以改善其综合力学性能。先在1100℃下保温12h进行扩散退火以减小成分偏析，随后在950℃下保温30min后水冷，淬火后再经250℃保温2h后空冷。试样经线切割加工成10mm×10mm×5mm的试样，所有试样经机械研磨、抛光和腐蚀后制成金相样品。
采用尼康LV150正立式光学金相显微镜观察不同化学成分试样的金相显微组织；利用HITACHI SU-1500钨灯丝扫描电子显微镜分析不同试样的显微组织；利用HBE-3000A电子布氏硬度计对各成分试样的硬度进行测试；通过18kW D/MAX2500V+/PC型X射线进行物相分析，对析出相的类型进行确定。
结果表明：在相同热处理条件下，随着Si含量的增加，显微组织逐渐由马氏体转变为铁素体；抗拉强度和硬度先增加后减小，在Si含量为1.00%时达到最高值；伸长率先增加再变小，在Si为1.5%时塑性最好；试样中碳化物质量分数随Si增加而递增，析出相主要为M23C6型（Cr15.58Fe7.42C6）碳化物，同时伴有少量Cr7C3型碳化物。