铁素体耐热钢组织与室温性能
—
一、
试
验研
究
铁
素耐体热钢织 与组温 室性能
0
文本研 究 了 1C 卜 MZ系 六 种素铁 体耐 热俐 经不 同 回 火 时 间 的 金 格 组织。
冲
韧击性 及 强静度 变 规化律
性稍 降 有
低,
冲
击值 比 马 氏体铁 素体 混 组合织 高借
,数
马 氏 体
呈现 韧出窝
前
言,
高温下 长 期 行 运的零 件
将 生 变发 对化室 温性 能 带也来 很 大 影
响这 不仅 改 了 变温 高性能
。钢 室温
性能
,
别 是 特 性 塑 韧与性 对 工 实 际
。程
仍 有重要意义
i 文献 〔 一 6 〕明 证一
i,C0
r
中具 有 马 氏体 铁 素 混 合体组 织时获 得 高
的较 久持强 和度较 好 的蠕 变 破断 塑 性 种 耐热钢 中 的铁素 体 高温是铁 体
。素
一西
交安通 大学宋余九
要摘
、
硬
度
、
。
试 验结果 表
一明
,
室温下 全马 氏 状体态 强 度最高
,。
,而
塑,
冲 击 样试断 分 口析表 明
铁素体
是 解理
。
:
长期时 效 著,
,
从铁 素 中体 将沉淀出硬 相
。北
,
它
,
材
料内部 织组
,
们
对室 静温强 度与 塑 性 影的 响能可 十 不 显分
且
而
而 对冲击韧 性 将 有 很 大 影 响。
对
于 这 种
因 此研究
热
状 态耐下 材 料 的 组 织 性能 关 系 的研究 至 今尚很不
够
。
木 文 研究 目 的是 一 步 进 探 讨 C1卜 0
,
M
Z
耐 系 钢热室 温织组 硬 与度,
。
静 度及强冲
一
ZM
o系
耐热 钢
韧击性 关 系二
、更为 泛 地广 应 用 和 推广 种这新
型耐 钢 提热供 一定 理 论依 据 试 用 验 钢 的 化学 成分
然
这
而
,
其 溶
中本
文 所 用钢的 化 成学分 如 表 试 验 仪 器用设 备 及试样
,
1
。
较有多 碳 与 的金 元合素
,
正 火(淬 火 )后经
表
1
、
三
试验 用 钢 的 化学 成分
P 10 1 0
. 甘n n n
%
钢
CGV FK
号. n
0 0 0n
. U n.U
n
6的0 2肠 40
1
6… 沼2 . 乳
Ue丹 若 1 舀 八 S口0
5
n 50 Q
1 ” nU .n
甘 八U 八 U 月匕 0 d O 50 巴 遥 8l洲0 s b
00 O
d 心 n介 甘 尸J 沙 Q
n
乙
n 工 , 一 了
Z
习
口, ,l , 孟 O 曰八 门 匕 ‘1 U5仙 ‘g 勺 ns 20.
.
. . 通1, 走 几 人 1 二
,
26 78 4 1 5
. Un “ n 0甘1
0
1
…
,V叮占 通二U ,‘任吕
(
a
钊
洲 钊一
.
妇钊 引 引 一
八 氏
f工 、 -七 卜L 洁UJ, ,J nr气 J 飞J 加. 一
.1
诊八 旧 U 以 陌 J e飞l 一 左 月f l5n 、
‘ r ‘ 内
l‘ 挽 . .1口 诊 nU 0 5”Q nU 5 0 no 只05
(
幻。 0值
月
月‘ O一
U
6拉静 伸用 小
火
6 短3 试样 〔5
n一
〕
,击冲用 夏
1
.
相 金 组织及 硬 度
,
氏 样 试进
行、
。
静 拉验试
在 I ot r o
1
5 21 试
,验
机
上。
于对常 用 钢 淬 火 回 火 后材 的组 织 与硬 规 律 早 度清 楚
,已
透
射 电镜 用JE M1 5
0
型扫
描电镜
用然 而对 具 马有氏 体 素 体
。
铁一
一 JS , M Z TO型
界成晶分 分析用 A EG 谱 仪
混
合 组 织 耐 热的钢 淬 火回火 后组 与织 硬度
变
四
试 验结
及 分析
果 王 5年魂 6 第9
化
律规 需仍 进 较行 统 地 系研
究 试验结 果
期
表
门.
|,翔州 |
圳 州J引
明
,
在 结再晶温 度下以,
,
休氏马组 经织不 同,
硬
稍度许 低降
。
h
而 然经 1 。。 回 0 后火 完全 失
温度 回
火
在
短 时 内 其组间 与 硬织 变度 化 规
去 马氏体 征 特 降低著,
,
变成
颗 粒 组状织 1
,
硬, 度也
显律
与 普 通 回 钢火时 相同; 长 时 回间火 碳后化 物 大 长外铁素 体 集聚并 长 颗 粒成 状氏
体已 完 全 失 去板 条征
特。
除
马
“
如图
,
图2
所示
。
铁素休 的 粒 状
,
,化
导致 马 氏体 强 化 效果 的消
失
、
度而 从使强。
这 种过程 随回火
硬 度 降低
,
也
使冲 韧 性 击 大幅度 下
温 度降 升高 而速
加。
例
如
,及FV
钢
在5。5C
,
当然 火回温 度与回 火 间时对 组 织 能性 作用
果 不 效 回同火 度温作 用 远大于 火回 间
,
时 经 几或 十几 百小 时回 火 组后 变织 化不 明 显
, 1飞
1
1
1
图(,) F
正火 ( 1 0 5 C ) 0及1 000 回卜 火 (70 0 C 后) 织
O
组
O
淬 钢
火
(,1 )F 钢 1心 。卜回 火 后 0
e()V 俐 正 火
(
d )
V
2 钢0 00 卜回 火
后束缚作 用下度卜
N 召。 如 工 之 J
今
往,
与全
马 氏 体比
较
,
在相 同 正火
,温
,混
合 组 状 织 态 氏奥体晶 粒 显 著细 小
。
0
如例 0 5 01C 正 火的 G 钢3 晶 粒 尺 比寸G l 大
钢0
U4 曰
)
% 左 右 (图
。3
这对 改善 室温下钢 的 能性,
将会有 益
图 2 硬中 度曲线 上 现出 峰值
圃
洲卜
了为 清
,澄
产
生 值峰 的 原因
八 甘叮d Un
定
口.
.
,
g
r u e谱仪进 测行 结果表 明 峰 值 不是 微有量害 杂质 引
,起
我们用
A。
而是 次 硬二化 的 原因
‘
一.
2击冲韧性 l
“前与述 硬 度 验试不
同 回火 度
沼7 0 0
C
,,
几种
正 火 钢后 经
,
或
080 C
回0 火一 小时
在不 再 同 温度
。
图Z
钢 1F0 50 C正火 后 回火温 度与 硬度 系关“
时 效
研 时究效 时间 与组 织 及冲击 性韧关
系由于 已 经 过短 经 较时高 温 度 回 火
,
从铁 素体
但是对耐 钢而 热言,
,
火 时回间 的 影响是 十 分
。
中已 析 出部 分 化硬相
,
在
定一程 度上 降低
了
。重
要 方 面不能 忽 视 铁 素 体 的存 在 对
钢 在高 下 晶粒长大温有
铁 素中体的 碳与 合金元 素 量含
但
是仍 一有
,
家 量 的 碳 数 合 金及 素 存元 在于铁 素体 之
中冶 物 理 测试分金
册
・:
3。:
}
一厂
篇,
摘
01
’
“
” ‘ u’‘
门
.
x 。曰 日吕
/!
{
引1
, ,5
虽
勤引
V
,葺
引! 呈K
.
葺
F1 05 0 ℃ ,3 00 5 5o ℃0C
10
80 0 ℃ 5 0 ℃
5
,
5 ℃
0
10 05 5℃50 ℃
图
4
K
三种铜 冲击韧 性 比
较
钢
一
一
。
{
~
。。二l h ; ; 。、
.
.
日
、) 10 5 。一二 凡 0。 0 ℃
{
二1
.
一
h 5 5 0℃‘
罗全 叠 书 咽邻搜
小
l\ )( 一一一
、7
0‘r
、】
t h
6 0 飞
0
丫.一叮
‘‘
‘ , ,
’
‘, ,
~~一
・
,
,‘ , 、 ,
),O] 〔
0
1 10
T
0,
℃
图
正3温火 度 晶与粒 尺 寸 d 关
系,
以经 所长期 时 将效 续 沉 继
淀并
且 已 析经
出,
图 5
的 硬 化 相将成 较大 尺 寸 的长 颗 粒
从
而 性使
仁
001
1 (
〔 ))
0
回 火 间时
,
h
K 钢
冲 击 韧 性与时 时效间 关系
发 生能变 化击
能量 高最,
,
。
研究结 果 表 明 室 温 下全 氏马 组体 织 的冲
与马 氏 体铁 素 混体合组织
。比
一
较冲 击
量能高 出 数
倍 如例V 钢 含有 1 % 5左。
, 0右 铁 体素K 钢 含 有 3 % 左 右 铁素 体 在相 同
淬火
回 火 时与效 条件 下 其 击冲 量能如 图 4如
果 以10 M%为 较 标比准
,
时
经01 时
.h
效
后V 钢 是
Ah时 效I
0 00 h时
=
0
.
9
8=
,
0K.
钢是A,
=
75
0
=;
.100
图
6
冲击 试 样中次二裂纹 路 径
后 V钢是A 效 后,
,
46
K
钢
是A
0 ,
4.
3 断 口析
分
全马 体氏的 击冲能 是 量 合
混冲
击韧性 不 同断口 形貌 各
异组织 冲 击的断 口是 韧 状 窝 图7 a如
。
马全 氏 体
组
织的五 倍以 上
而此 时 V 钢 K及 的钢冲 击
5
,,
随 着
素铁,
量差别能已 很 小 曲线
明表
,
。
体数量 的 增加出 现 多 较的解 理 平 图中面 素铁 体 区存 在 二有 冲 次裂 击纹1
05
0“。
且并在
时 “效时 间与冲击韧 性关 系如 图
。
图 7K是钢
b060 C
随 时 效 时间的 延长冲 击 韧 性
,下
C
淬火 (正 火) 7 00
OC
火
时 回效
出
降从 断 试冲样断 口 二上 次纹 裂 路径 可以 看 铁素 体 生 明 显 地 解产理 征特
9 8 4 羊年第 6
0 1
0 小的时 断口 形 貌
,其中
在 较 存多二 次裂
,
图
6
如
。纹
。
期
图
(a 7F)钢 1 0 0 0C 淬火 ,
’
击冲 试 样 描扫 镜电 断 特 口征,
(b K) 钢1 06 0 C 淬 火
“800C .
回火
,
5 0
5O
C10 0 时 效h
70 C 0 火回“
,
6
00
O
C100 h0时
、效
4
静. 伸试拉验
。2
减 少a
随铁 素着 体
表量
2
.
。 ,:
a
,‘
都 增加
0
. 2。
,
例 G如l 钢 a
的
值 比。
静
拉伸试 验 结 果 如
表G
3 钢 低1 % 6
低1% 2
与此 相 塑 性反
种钢三 的室温 静 强 度与塑 性。
、,
钢
材代号
G
p
x热105
0
.处
,理
O制,
度
O
k
f/ 二g
7 m 4
3 4 9
8 。。
么
!
口。。
:
,
kgf/ 。
m61。
ZI
各 %
,
甲
,k
。
C%3五 7 0 0 C l 5h5 0 C 10 h,
.
199 1 155‘‘
. . .
.209 。
G
ZP PG3
... . 口曰. 口. . .‘ .. . .
015 0 3C 7五0
.
C0I 55五0
,
C1 0 五
O
77
9
。2
二3,
20
1
6 . .
.
。5
.
.
el 000
O
C
s
70 0 五 I 卜C 5 50 C io h
,
.
,O
8
.8. ., ... . ... . ..
。
5
..
70
川
. .
.
8。
~. , ..
。
。
。
~
. . 月 . ... .
.. . . . ..
r
.
. . .
.
口. . .
曰
..
.
.月
.
.
,
. . ..
.
... .
‘.口
,
, ..
. ,
.. 叫.
,
.1.
. .
.
乒
r
~
.
“.
..曰,
‘
巴.
随铁 素体 少而 减 降低
0钢 低2% 左
右
。例
如 G 3 钢的各 值比 G
。l
提高 冲 韧击 性 值
,
得 获 具 有既良 好 高 温 性
。
因
铁此素体 存 在 对室性 温
能
能,
也 可 具以有 较 室好 性温能
、
有
利五
、
,
够能改 钢善 室 温 塑 的
性六
结
.
1论
OC 卜 Z I
M。
讨
lo
C
论r 一
Z系
耐 热 钢 在 再 结晶温 度以
,
M系 耐热 钢 具有 较 好 的 高温性
。
。
下 长 间 回时火后 马氏 形体 态发 生 变 化
了1 o 00h 回火后 变已成 较粗 大
能 性,
。
室 温 下
性 决 定 于 材 料能 的组 状 织态
全
的颗 粒状组 织
。
,
氏马体 具有 强高度 同 还具时 较 高的有冲击 但 韧是 其性 稍 低
塑,
。
马 体氏与铁 素体已 不易 区
别
2.
。
随
素 体量 的铁 多增
,
钢钢
火 后 硬回度 除随 回 火温度 升高 而 还降与回 火 时 间 有 关
。系
的 强
度降低
冲击 韧 也 性显著 下
。降
,
塑而性
外低
,
,回火 时 间 越长
却稍有 高提指标
然。 而1 0 C卜 Z M 系 热钢耐是 用
硬
降度低 越
多3
.
于 火 电站 械机
其 能应性 以高温 强 度为 主
要
,马 氏
体 素铁体混合 组织 的冲 击 韧
性
,
为 一了改 善室温下 击冲 性韧可 以适 当 调 例 如 降低M o 量以
,
,比
全 马氏 体
低4.
铁 素 体越 多 冲击 性韧 低越
,
。
整 钢 中合 金
元 素 的 量
含
静 度 强随 铁素 体 量减少而 增加
。塑而
少 减 期 长 服役 过 程 过 中多析 出沉淀相
从而
性
稍 降有
低
文
献参
1〔〕 〔 2 〔3 〕〕〔4 〕
考
朝 仓健太郎 等
,
铁
与钢
铁与钢
,
,
,
6
5
( 19 79 )
,
NN
o
.
o
.
7
o。
.
..
朝
仓健 郎等太,
藤 利田等夫
,
6
6 ( 1 98 0
,)(1 8 9 0)
,
o
铁
俐与
6
N6,
叉1
. .
1宋余
九
,
西安 通交大 学 报 学
,
,
91 4
8,
N
。。
.〔
s〕 〔 6
〕藤
田利等夫
铁
与钢
,
6
4( 917 8)
NN
o
4
,, , 田膝利 夫 等铁 与钥e 3 (1 97 7 )
o
,
峨
冶 金 ,物理 测试 分册