新型奥氏体气阀钢热处理工艺探讨与性能研究

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1、摘要摘要在现有21—4N钢的生产基础上，采取添加稀土等元素的微合金化技术研制开发了新型奥氏体气阀钢2卜4N+RE。本文探讨了热处理工艺对新钢种的组织和性能的影响，得到了最优的热处理工艺。同时在此基础上，对比4Cr9Si2,21-4N,6Cr21Mn1OMoVNbN等牌号的气阀钢，对其常温和高温下的性能进行了深入研究，并运用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段，研究试验钢的显微组织，析岀相的组成，分析微量元素的作用机理。热处理试验结果表明：随着固溶温度的升高，试验钢晶粒尺寸增大。21-4N+RE钢的晶粒粗化温度为1150”C。试验钢的洛氏硬度、强度、塑性和韧性随固溶温度的升高而下降。

2、当固溶温度高于1150°C，试验钢的洛氏硬度、强度、塑性和韧性随I古I溶温度的升高而下降的幅度较大。I古I溶时间对显微组织的影响比I古I溶温度要小的多。随着吋效温度的升高，试验钢硬度，抗拉强度呈现先升后降的趋势。随着时效时间的延长，析岀物数量略有增加，析岀相尺寸也略有增大。综合考虑试验钢的显微组织和性能以及工艺的宽容性，推荐新型奥氏体气阀钢2卜蝌+I1E最佳的热处理工艺为：固溶温度1100°C—1150°C,固溶时间30rain—60min,水冷；时效温度760°C-800°C,时效时间6h-Sh,空冷。微观分析表明：试验钢中析岀相主要为M23Q。固溶温度在120OoC保温45ra

3、in（水冷），时效温度在780€保温6h（空冷）时，21—4N+RE晶界处发牛了由不连续脱溶机制控制的胞状分解，形成由Y+M23C6层状组织；随着时效温度的提高，层状组织逐渐增多。高温试验结果表明：稀土元素对奥氏体气阀钢21-4N的强度提高作用有限，对高温拉伸伸长率，断面收缩率以及冲击韧性的影响稍大。在优化的热处理工艺的基础上，对比新钢种2卜4N+RE和4Cr9Si2,21-4N,6Cr21YmlOMoVNbN等牌号的气阀钢，结果表明：新型奥氏体气阀钢2卜4N+Re具有良好的强度和韧塑性的结合。关键词：微合金化，奥氏体气阀钢，稀土，显微组织，热处理，强度，拉伸性能，冲击韧性东南大学

4、硕士学位论文Abstract0nthebasisof5Cr21Mn9N•14N(21-4N)steel,theattsten■1t■1cVa1vesteel21一-4N+REwassuecessfu11yproducedwithaddingmi•1nefr10uee1necmee0nntRaremicroEarth(RE一a11oyin)bygtechn•1que•111emicrostruct:ureandperf0rmance0f21-4N+REunderdifferentheattreatmenteon.diti00Wasstud■1edandthe0pt•1ma1heatt

5、reatmentconditionwascreated111eperformanceat也er00mtemperatureandthee1eVatedtemperatureWasresearchedcomparedwith4cr9s•1221—4N,6Cr21MnlOMoVNbNstee1s•Them•1cr0struca1m,precipitatedphasec0ncernedmechanismswe1'fa1s0ana1yzedw■1ththehelpoftheoptica1micr0sc0pe,thescanninge1eetronmicr0sc0Deand也etransmi

6、ssionelectronmicr0sc0Pe.Theresu1tofheattreatmentexper•1mentshowsthat:thesizeofgrainWasgr0w•1ngandt:hehardnessthemechanic:a1properties1iketens•11estrengthP1asticity,impacttoughnessweredr0P•1ngwiththeincreaseofso1ids01ut•10ntemperatufe•TheaustenRegra■1nwassharp1ycoarseningatthes01•1ds01utiontemp

7、eratureabove1150°C■Thes01utiontimehadlessimP0rtantinf1uenceonthevalvesteelmicr0strueture.Withtheincreaseofag■1ngtemperature,thehardnessandthetens•11estrengthWaSfisingbeforetheyweredroping・Attheag•1ngtemperaturefrom760°Cto800°C.thePerf0r