退火處理對0Cr21Ni6Mn9N耐磨板析出行為的影響

  0Cr21Ni6Mn9N(簡稱21-6-9)是一種用氮強化的Cr-Ni-Mn系奧氏體耐磨板,其強度高、塑韌性好,在航空航天領域具有應用前景。航空航天工業為了解決某工程液壓系統超重及采用大規格管材的困難,正需要研制一種強度高、成型性好、耐磨性能優良等綜合性能優良的耐磨板,21-6-9耐磨板則是很好的候選對象。

  21-6-9耐磨板作為管材使用時,通常需采用冷拔加工成型。為了獲得尺寸精度高、性能優良的材料,要進行多次冷拔。然而,在冷拔過程中容易產生加工硬化和殘余應力,需要進行適當退火處理來改善其綜合力學性能。

  選用Φ10mm外徑×4mm壁厚×20mm長度的0Cr21Ni6Mn9N奧氏體耐磨板,供貨態為冷拔態,其化學成分(質量分數,%):C0.04,Mn9.00,P0.03,S0.05,Si1.00,Ni6.00,Cr21.00,N0.30。為了研究退火過程中耐磨板組織中析出相的演變規律,在箱式電阻爐內進行不同溫度(400、550、600、630、650、700、750、850℃)保溫60min的退火和在650℃時保溫不同時間(10、30、40、60、120、180、240、360min)的退火,退火后試樣從箱式退火爐中取出空冷。

  利用金相顯微鏡觀察組織形貌,試樣微觀組織腐蝕采用研磨、機械拋光后電解侵蝕,電解侵蝕劑為10%草酸水溶液,操作電壓為6V,時間為20s。通過掃描電子顯微鏡(SEM)對樣品進行析出相形貌分析,并采用能譜分析儀(EDS)對析出相的成分進行定性分析。腐蝕方法為:苦味酸(1g)+鹽酸(5mL)+酒精(100mL)溶液,腐蝕時間為90s。

  結果表明:

  (1)21-6-9耐磨板在未處理狀態下組織中有呈粒狀分布的M23C6型碳化物析出;在200~600℃退火后,組織與未處理時相似,晶界處有少量析出物;在630~800℃退火后,析出物隨著退火溫度的增加逐漸增多;在850℃退火后,組織中無任何析出物析出。
  (2)在650℃經不同時間退火后,析出物首先在晶界析出,隨著時間的延長逐漸向晶內生長,析出量逐漸增多,尺寸逐漸變大。