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1、81031钢的合金化原理及热处理工艺试验第30卷第6期2007年6月重庆大学(自然科学版)JournalofChongqingUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1.30No.6Jun.2007文章编号:1000—582X(2007)06—0065—0481031钢的合金化原理及热处理工艺试验李远睿,王书珍,史兴华,胡跃均(重庆大学材料科学与工程学院,重庆400030)摘要:81031钢是一种含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,热处理后
2、硬度很高的新型马氏体不锈钢.分析了它的合金化原理后,用其热轧板材进行了7个不同温度的淬火工艺试验,得到在1050℃加热该钢并油淬火后可以获得HRC59—61的硬度,并作出了硬度与淬火温度的关系曲线:淬火后及时进行了一15℃冷处理,其硬度增加并不明显.继而对在1050℃淬火后的试样于140～240℃热油中进行了低温回火试验,得到了硬度随回火温度变化而改变的曲线.为该钢种在民用刀具行业的应用上提供了制定其热处理工艺的依据.关键词:钢;合金化;原理;热处理中图分类号:TG161文献标志码:A为认识81031钢的淬硬性
3、能,以使其性能更好地应用于民用刀具的工业生产上.故在分析出该钢热轧板材的化学成分,金相组织并测定了它的硬度后,讨论了其合金化原理和热处理特点.随后用3.5Bin厚的热轧板材进行了淬火和回火工艺试验.得到了淬火加热温而,为制定该钢的热处理工艺制度提供了依据.1试验材料1.1化学成分81031热轧板材厚度为3.5Bin,其化学成分如表1度与淬火硬度,回火温度与回火硬度两条关系曲线.从所示.表181031不锈钢的化学成分%由化学成分知,该材料的Ni,cr当量按镍当量[Ni]=1WNi+0.5wM+30(wc+wN)和
4、铬当量[Cr]=1Wc,+1WM.+1.5wsp+0.5WNb两式计算,恰好落于M不锈钢区域(见图1).邑瓤臻图1Ni,Cr当量图1.2金相组织81031热轧板材金相组织如图2所示,其组织为珠光体和铁素体基体上分布着大量碳化物,且碳化物颗粒细小,分布均匀.图281031热轧板材的金相组织收稿日期:2007.02-01.基金项目:重庆市自然科学基金资助项目(2006ACA021).作者简介:李远睿(1946-),男,重庆大学教授,主要从事金属材料研究(Te1)023-65103625;(E-mail)651036
5、25@163.corn.重庆大学(自然科学版)第30卷1.3材质硬度用布氏硬度计测得该钢热轧板材的硬度为HB174—180.合金化原理与热处理特点2.1合金化原理81031钢含C0.31%左右,而Cr含量则不足13%,在10.5%上下,按马氏体不锈钢的合金化原理,应使固溶体中Cr含量为12.5%(原子百分数),或大于11.7%(质量百分数),即遵从n/8规律才具有优良的耐腐蚀性能j.但该钢内加入了少量的Mo,Ni并考虑杂质元素si和P等的作用,则铬当量能达到11.7%重量百分数的水平,不仅节约了近2%的Cr,还
6、因Mo的加入使其耐有机酸腐蚀的能力得到提高,并因Ni的加入而提高了韧性.2.2热处理特点3Cr13淬火后硬度可达HRC52～55;而4Cr13淬火硬度能达到HRC56～60,淬火组织是马氏体+未溶碳化物及少量残余奥氏体.此两种马氏体不锈钢的Acl点均为820℃_4J.81031钢中碳的含量为3Cr13钢的水平,合金元素及含量也与这2种钢类似,故热处理工艺方法及参数是接近的.为保证其得到高硬度和优良耐腐蚀性能,淬火加热时应使钢中碳和合金元素等均能固溶入高温奥氏体内,淬火后回火温度应低,但回火时间应充分,以减少因碳
7、及合金元素析出与聚集而降低耐蚀性和硬度.因此,不仅需考虑淬火和回火温度与硬度的关系,还应考虑此两者与钢的耐腐蚀性能的关系.此外,热处理时还需涉及到钢的实际晶粒度及综合力学性能等因素.加之81031钢仍属于高合金钢,导热系数低J,高温加热前应进行预热,尽可能地达到碳和合金元素能充分固溶而晶粒又不至粗化的目的.当然,淬火加热过程中应设法避免表面氧化与脱碳,以预防表面层产生粗晶铁素体组织.3淬火试验3.1工艺参数由于该材料化学成分很接近马氏体不锈钢3Cr13的成分,而3Cr13钢的Ac点为820℃;又考虑到钢中的合金
8、元素含量高,导热性差等因素,故试验时在450～520cI=和780～820cI=进行两次预热后再加热到淬火温度并加热保温5min后出炉淬油.试验的淬火加热温度有:850℃,900℃,950℃,1000℃,1050℃,1100℃,1150℃等7个.3.2淬火硬度81031钢热轧板材经7个不同的温度淬火后其硬度值如表2所列.表2不同温度淬火后81031钢的硬度淬火温度/℃850900950
