固溶與時效對0Cr21Ni6Mn9N含氮奧氏體不銹鋼組織的影響
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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0Cr21Ni6Mn9N（簡稱21-6-9）鋼是一種用氮強化的鉻鎳錳系奧氏體無錫不銹鋼，具有強度高、塑韌性好等優點，且可以通過以氮代鎳來穩定奧氏體組織，在航空發動機油管方面具有應用潛力。21-6-9無錫不銹鋼依靠氮的固溶強化作用使其屈服強度達到傳統1Cr18Ni9無錫不銹鋼的2倍，通過應變強化還可獲得更高的強度（達到2000MPa以上）。
目前，圍繞該鋼的研究主要集中在氫脆及性能等方面，而對其組織的研究并不多。21-6-9無錫不銹鋼管材通常采用多次冷拔加工成型，為消除加工硬化及殘余應力，每兩次冷拔之間需進行熱處理。21-6-9不銹鋼在熱處理過程中易析出碳化物、σ相等，會導致其塑韌性降低，脆性增大。因此，研究21-6-9不銹鋼在熱處理過程中的組織變化規律對21-6-9不銹鋼管成型工藝的制定具有重要意義。
試驗用材料是國產冷拔21-6-9含氮奧氏體不銹鋼管，規格為Φ6mm，化學成分如表1所示。將21-6-9不銹鋼冷拔管切割成為Φ6mm×10mm的試樣，在箱式電阻爐中采用到溫進料的方式進行熱處理。現將冷拔管材分3組進行1100℃固溶處理，保溫時間為60min，冷卻方式為水冷；然后將3組固溶后試樣分別做如下處理：第1組固溶試樣不做任何處理；第2組固溶試樣進行650℃時效處理；第3組固溶試樣進行850℃時效處理。時效時間均為60min，冷卻方式為空冷。
表1 0Cr21Ni6Mn9N無錫不銹鋼的化學成分（質量分數%）
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C
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Mn
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P
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S
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Si
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Ni
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Cr
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N
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≤0.045
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8.00～10.0
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≤0.035
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≤0.05
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≤1.00
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5.5～8.0
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19～21.5
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0.2～0.36
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對不同熱處理的21-6-9無錫不銹鋼管進行軸向鑲嵌，表面磨光拋平，然后置于電解液中進行恒壓電解腐蝕，在XJP-6A型光學顯微鏡下觀察晶粒的形狀、孿晶的變化及第二相的析出。采用截線法測量平均晶粒尺寸；利用D8型X射線衍射儀（XRD）測熱處理過程中相組成的變化，并用Jade軟件和PDF卡片的組合對析出相衍射峰進行分析。
試驗結果表明：0Cr21Ni6Mn9N鋼冷拔管經1100℃固溶處理后，晶粒尺寸變大，孿晶數量增多且層厚增加，晶界及晶粒均很清晰，無任何析出物；經固溶及650℃時效處理后，晶粒尺寸與固溶態的相差不大，但晶界上有大量黑色粒狀M23C6相析出；經固溶及850℃時效處理后，出現大晶粒吞并小晶粒的現象，晶粒發生了二次長大，且晶界處的M23C6相數量較650℃時效的有所減少。