Si含量對30Cr13不銹鋼組織與力學性能的影響
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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含碳量較高的30Cr13型無錫不銹鋼具有較高的強度、硬度、耐磨性和一定的耐腐蝕性，使其在航空航天、醫用及機械制造領域得到廣泛的應用。通常認為Si為鐵素體形成元素，Si元素的增多會引起鉻當量的增大以及鎳當量的相應減少，使得無錫不銹鋼在奧氏體化加熱過程中奧氏體相區域小，易形成鐵素體，從而影響鋼的顯微組織和力學性能。研究人員以30Cr13無錫不銹鋼為基礎，通過添加硅鐵改變原材料的Si含量，然后施以相同的熱處理工藝，以探索不同Si成分下30Cr13不銹鋼組織與力學性能的變化規律。
本試驗所用材料為高真空電弧爐熔煉制得的紐扣型鑄錠，其化學成分由移動式直讀光譜儀PMI-MASTER PRO分析測得，如表1所示。
表1 試驗鋼的化學成分（質量分數，%）
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試樣編號
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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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經高真空電弧爐熔煉得到的紐扣錠，要進行熱處理以改善其綜合力學性能。先在1100℃下保溫12h進行擴散退火以減小成分偏析，隨后在950℃下保溫30min后水冷，淬火后再經250℃保溫2h后空冷。試樣經線切割加工成10mm×10mm×5mm的試樣，所有試樣經機械研磨、拋光和腐蝕后制成金相樣品。
采用尼康LV150正立式光學金相顯微鏡觀察不同化學成分試樣的金相顯微組織；利用HITACHI SU-1500鎢燈絲掃描電子顯微鏡分析不同試樣的顯微組織；利用HBE-3000A電子布氏硬度計對各成分試樣的硬度進行測試；通過18kW D/MAX2500V+/PC型X射線進行物相分析，對析出相的類型進行確定。
結果表明：在相同熱處理條件下，隨著Si含量的增加，顯微組織逐漸由馬氏體轉變為鐵素體；抗拉強度和硬度先增加后減小，在Si含量為1.00%時達到最高值；伸長率先增加再變小，在Si為1.5%時塑性最好；試樣中碳化物質量分數隨Si增加而遞增，析出相主要為M23C6型（Cr15.58Fe7.42C6）碳化物，同時伴有少量Cr7C3型碳化物。