81031鋼的合金化原理及熱處理工藝試驗(yàn)

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1、81031鋼的合金化原理及熱處理工藝試驗(yàn)第30卷第6期2007年6月重慶大學(xué)(自然科學(xué)版)JournalofChongqingUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1.30No.6Jun.2007文章編號:1000—582X(2007)06—0065—0481031鋼的合金化原理及熱處理工藝試驗(yàn)李遠(yuǎn)睿,王書珍,史興華,胡躍均(重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,重慶400030)摘要:81031鋼是一種含Crl0.5%左右,添加了少量的Ni和Mo,含碳量0.31%左右的成型能好,熱處理后

2、硬度很高的新型馬氏體不銹鋼.分析了它的合金化原理后,用其熱軋板材進(jìn)行了7個不同溫度的淬火工藝試驗(yàn),得到在1050℃加熱該鋼并油淬火后可以獲得HRC59—61的硬度,并作出了硬度與淬火溫度的關(guān)系曲線:淬火后及時進(jìn)行了一15℃冷處理,其硬度增加并不明顯.繼而對在1050℃淬火后的試樣于140～240℃熱油中進(jìn)行了低溫回火試驗(yàn),得到了硬度隨回火溫度變化而改變的曲線.為該鋼種在民用刀具行業(yè)的應(yīng)用上提供了制定其熱處理工藝的依據(jù).關(guān)鍵詞:鋼;合金化;原理;熱處理中圖分類號:TG161文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A為認(rèn)識81031鋼的淬硬性

3、能,以使其性能更好地應(yīng)用于民用刀具的工業(yè)生產(chǎn)上.故在分析出該鋼熱軋板材的化學(xué)成分,金相組織并測定了它的硬度后,討論了其合金化原理和熱處理特點(diǎn).隨后用3.5Bin厚的熱軋板材進(jìn)行了淬火和回火工藝試驗(yàn).得到了淬火加熱溫而,為制定該鋼的熱處理工藝制度提供了依據(jù).1試驗(yàn)材料1.1化學(xué)成分81031熱軋板材厚度為3.5Bin,其化學(xué)成分如表1度與淬火硬度,回火溫度與回火硬度兩條關(guān)系曲線.從所示.表181031不銹鋼的化學(xué)成分%由化學(xué)成分知,該材料的Ni,cr當(dāng)量按鎳當(dāng)量[Ni]=1WNi+0.5wM+30(wc+wN)和

4、鉻當(dāng)量[Cr]=1Wc,+1WM.+1.5wsp+0.5WNb兩式計(jì)算,恰好落于M不銹鋼區(qū)域(見圖1).邑瓤臻圖1Ni,Cr當(dāng)量圖1.2金相組織81031熱軋板材金相組織如圖2所示,其組織為珠光體和鐵素體基體上分布著大量碳化物,且碳化物顆粒細(xì)小,分布均勻.圖281031熱軋板材的金相組織收稿日期:2007.02-01.基金項(xiàng)目:重慶市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2006ACA021).作者簡介:李遠(yuǎn)睿(1946-),男,重慶大學(xué)教授,主要從事金屬材料研究(Te1)023-65103625;(E-mail)651036

5、25@163.corn.重慶大學(xué)(自然科學(xué)版)第30卷1.3材質(zhì)硬度用布氏硬度計(jì)測得該鋼熱軋板材的硬度為HB174—180.合金化原理與熱處理特點(diǎn)2.1合金化原理81031鋼含C0.31%左右,而Cr含量則不足13%,在10.5%上下,按馬氏體不銹鋼的合金化原理,應(yīng)使固溶體中Cr含量為12.5%(原子百分?jǐn)?shù)),或大于11.7%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)),即遵從n/8規(guī)律才具有優(yōu)良的耐腐蝕性能j.但該鋼內(nèi)加入了少量的Mo,Ni并考慮雜質(zhì)元素si和P等的作用,則鉻當(dāng)量能達(dá)到11.7%重量百分?jǐn)?shù)的水平,不僅節(jié)約了近2%的Cr,還

6、因Mo的加入使其耐有機(jī)酸腐蝕的能力得到提高,并因Ni的加入而提高了韌性.2.2熱處理特點(diǎn)3Cr13淬火后硬度可達(dá)HRC52～55;而4Cr13淬火硬度能達(dá)到HRC56～60,淬火組織是馬氏體+未溶碳化物及少量殘余奧氏體.此兩種馬氏體不銹鋼的Acl點(diǎn)均為820℃_4J.81031鋼中碳的含量為3Cr13鋼的水平,合金元素及含量也與這2種鋼類似,故熱處理工藝方法及參數(shù)是接近的.為保證其得到高硬度和優(yōu)良耐腐蝕性能,淬火加熱時應(yīng)使鋼中碳和合金元素等均能固溶入高溫奧氏體內(nèi),淬火后回火溫度應(yīng)低,但回火時間應(yīng)充分,以減少因碳

7、及合金元素析出與聚集而降低耐蝕性和硬度.因此,不僅需考慮淬火和回火溫度與硬度的關(guān)系,還應(yīng)考慮此兩者與鋼的耐腐蝕性能的關(guān)系.此外,熱處理時還需涉及到鋼的實(shí)際晶粒度及綜合力學(xué)性能等因素.加之81031鋼仍屬于高合金鋼,導(dǎo)熱系數(shù)低J,高溫加熱前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱,盡可能地達(dá)到碳和合金元素能充分固溶而晶粒又不至粗化的目的.當(dāng)然,淬火加熱過程中應(yīng)設(shè)法避免表面氧化與脫碳,以預(yù)防表面層產(chǎn)生粗晶鐵素體組織.3淬火試驗(yàn)3.1工藝參數(shù)由于該材料化學(xué)成分很接近馬氏體不銹鋼3Cr13的成分,而3Cr13鋼的Ac點(diǎn)為820℃;又考慮到鋼中的合金

8、元素含量高,導(dǎo)熱性差等因素,故試驗(yàn)時在450～520cI=和780～820cI=進(jìn)行兩次預(yù)熱后再加熱到淬火溫度并加熱保溫5min后出爐淬油.試驗(yàn)的淬火加熱溫度有:850℃,900℃,950℃,1000℃,1050℃,1100℃,1150℃等7個.3.2淬火硬度81031鋼熱軋板材經(jīng)7個不同的溫度淬火后其硬度值如表2所列.表2不同溫度淬火后81031鋼的硬度淬火溫度/℃850900950