冷卻速率對(duì)12Cr鐵素體鋼顯微組織的影響
近年來(lái),對(duì)于9-12Cr型鐵素體系鋼的研究主要集中在熱處理、長(zhǎng)期時(shí)效和蠕變等方面,而不同冷卻速率尤其是較低冷卻速率下該鋼的鑄態(tài)顯微組織研究以及冷卻速率對(duì)其顯微組織形成的影響研究同樣具有重要意義。有研究表明:通過(guò)氣相霧化、熔體紡絲和激光表面重熔等快速凝固方法得到的12Cr鐵素體鋼,其微觀結(jié)構(gòu)的形成受凝固條件和冷卻速率的影響較為明顯。鑒此,本文通過(guò)高頻感應(yīng)爐制得較低冷速下12Cr鐵素體鋼的試樣,研究不同冷卻速率對(duì)該鋼相組成和顯微組織的影響,為改善和提高12Cr鐵素體鋼的力學(xué)性能提供理論指導(dǎo)。
試驗(yàn)用12Cr鐵素體鋼的化學(xué)成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%):0.12C,0.11Si,0.43Mn,10.53Cr,0.80Ni,1.05Mo,0.99W,0.03Co,0.05Nb,0.18V,余量Fe。將Φ8mm的12Cr鐵素體鋼圓柱試樣放入高頻感應(yīng)爐內(nèi)的坩堝中,抽真空至0.01MPa后充氬氣至0.06MPa。加熱試樣至1600℃熔化,通過(guò)調(diào)節(jié)加熱電流和匹配電壓,使試樣獲得3種不同冷卻速率(5、0.5、0.05℃/s)并冷卻到室溫。
冷卻速率在0.05~5℃/s內(nèi),12Cr鐵素體鋼基體組織為鐵素體,在鐵素體晶粒晶界和晶粒內(nèi)部存在M3C結(jié)構(gòu)的滲碳體,隨著冷卻速率的減小,晶粒尺寸逐漸增大,晶粒形狀呈現(xiàn)柱狀晶-等軸晶-晶粒異常粗大的變化趨勢(shì)。隨著冷卻速率的減小,晶界析出的碳化物粗化,晶內(nèi)析出的針狀碳化物逐漸細(xì)小彌散。當(dāng)冷卻速率為5℃/s時(shí),晶界碳化物呈樹(shù)枝狀,寬度約為1μm;冷卻速率低于0.5℃/s時(shí),碳化物呈網(wǎng)狀,寬度大于4μm。冷卻速率減小到0.05℃/s時(shí),晶粒內(nèi)出現(xiàn)近球形碳化物。