高碳马氏体不锈钢8Cr13MoV球化退火过程中碳化物的演变
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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高碳马氏体不锈钢具有较高的硬度、强度和良好的耐磨、耐腐蚀性，主要用于刀剪制品、阀门和结构件等。8Cr13MoV钢是新近研发的高碳马氏体不锈钢，与7Cr17和9Cr18相比铬含量有所降低，加入了Mo、V提高其抗回火稳定性，一般用于高端刀剪的生产。锻态和热轧态的8Cr13MoV钢在室温状态下即具有马氏体组织，硬度大并且韧性较差，所以在后续加工前需要进行球化退火。本工作以8Cr13MoV钢为研究对象，探索球化退火整个过程中碳化物的行为演变，为该钢种的球化退火工艺进一步提供详实参考和技术支持。
试验材料采用8Cr13MoV钢锻件，规格为Φ30mm×1000mm棒材。然后加工成Φ30mm×30mm的圆柱形退火试样备用。试验钢的成分为（质量分数，%）：C0.775，Cr14.68，Mo0.213，Mn0.458，Si0.333，V0.182，Ni0.157，P0.031，S0.004，Fe余量，Ac1点温度约840℃。
退火试验采用箱式电阻炉。试样放入炉内随炉升温，在800℃保温30min，然后继续升温到860℃保温90min，再冷却到750℃保温90min，最后以25℃/h缓冷到600℃出炉空冷。共计14个试样，1个作为空白试样，其他放入炉内进行球化处理，间隔一段时间取出一个试样立即水淬处理，具体取样时间见表1。
表1 球化退火工艺参数
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工艺
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样号
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取样时间/min
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取样阶段
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取样温度/℃
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升温过程
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1
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0
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未加热
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0
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2
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30
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加热
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330
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3
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50
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加热
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520
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4
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80
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800℃保温开始
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800
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等温过程
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5
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110
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800℃保温30min
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800
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6
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165
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800℃保温45min
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860
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7
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210
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800℃保温90min
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860
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8
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240
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750℃保温开始
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750
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9
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285
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750℃保温45min
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750
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10
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330
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750℃保温90min
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750
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降温过程
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11
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450
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降温120min
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701
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12
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510
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降温180min
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676
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13
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570
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降温240min
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651
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14
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690
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降温360min
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600
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球化退火后，试样加工成12mm×12mm×5mm的金相试样，用BUKEI MLA250扫描电子显微镜观察显微组织，用Image图像处理软件对碳化物进行统计。选取部分试样采用碳复型方法萃取碳化物析出相，利用透射电子显微镜电子衍射分析方法对碳化物类型进行标定。结果表明：
（1）锻态组织中存在着M3C、M23C6和M7C3类型的碳化物。球化退火过程中，M3C很快转变为M23C6，M7C3则一直未发生类型转变。升温阶段，组织中马氏体直接分解析出M23C6，没有M3C→M23C6的转变过程。
（2）整个退火过程中，析出碳化物均为M23C6型。缓冷阶段降温180min后组织中碳化物已基本不发生变化，可进一步提高冷却速率。