熱處理及Mo、Nb含量對(duì)00Cr22Mo2Nb鐵素體不銹鋼組織和性能的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時(shí)間：2016-01-26
研究了Nb含量對(duì)00Cr22Mo2Nb鐵素體不銹鋼軋制態(tài)樣品退火處理后再結(jié)晶晶粒尺寸的影響。同時(shí)通過時(shí)效處理和固溶處理工藝的設(shè)計(jì)研究了Mo含量對(duì)00Cr22Mo2Nb鐵素體不銹鋼基體內(nèi)金屬間化合物的析出和固溶的影響規(guī)律。
與傳統(tǒng)戶外建筑用材相比，不銹鋼材料具有壽命長(zhǎng)、輕質(zhì)、耐蝕性強(qiáng)、維護(hù)成本低和外表美觀等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外許多大型現(xiàn)代化建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。在種類眾多的建筑用不銹鋼覆面材料中，資源節(jié)約型的Cr-Mo鐵素體不銹鋼比傳統(tǒng)的Cr-Ni奧氏體不銹鋼具有更低的成本。同時(shí)通過Cr元素含量的提高以及一定量的Mo合金化，使其具有優(yōu)于奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性能。
本工作研究了Nb含量對(duì)00Cr22Mo2Nb鐵素體不銹鋼軋制態(tài)樣品退火處理后再結(jié)晶晶粒尺寸的影響。同時(shí)通過時(shí)效處理和固溶處理工藝的設(shè)計(jì)研究了Mo含量對(duì)00Cr22Mo2Nb鐵素體不銹鋼基體內(nèi)金屬間化合物的析出和固溶的影響規(guī)律。另一方面，針對(duì)室溫沖擊性能、硬度、韌脆性轉(zhuǎn)變溫度等關(guān)鍵力學(xué)性能進(jìn)行研究，主要目的是探索成分、組織對(duì)此類戶外建筑用鐵素體不銹鋼覆面板材使用性能的影響。
精選了冶煉原材料以嚴(yán)格控制鋼中的C、N間隙元素總含量。通過真空感應(yīng)熔煉的方法制備了不同Mo、Nb元素含量的試驗(yàn)鋼共4爐。試驗(yàn)鋼鑄錠經(jīng)過鍛造開坯和熱軋工序（表1）加工成厚度為5.5mm的板材以備后續(xù)力學(xué)性能和微觀形貌分析所用。
表1??試驗(yàn)鋼鍛造開坯和熱軋過程主要的工藝參數(shù)
工藝名稱
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加熱溫度/℃
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加熱時(shí)間/min
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形變開始溫度/℃
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形變終止溫度/℃
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鍛造
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1080～1120
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120
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1050
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900
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熱軋
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1050
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30
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1020
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700
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?
使用Olympus?GX-51光學(xué)顯微鏡、Hitachi?S-4300冷場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（二次電子像模式和背散射電子像模式）及Genesis?6.0能譜系統(tǒng)觀察和分析了試驗(yàn)鋼的微觀形貌和化學(xué)成分（表2）。通過HB3000-C硬度儀測(cè)試了試驗(yàn)鋼樣品的宏觀硬度，在JBN300-B型沖擊試驗(yàn)機(jī)上通過夏比V缺口檢驗(yàn)方法測(cè)試了試驗(yàn)鋼的室溫沖擊性能（表2）。
表2??不同Nb含量的試驗(yàn)鋼成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）及退火制度和退火后的晶粒尺寸
試驗(yàn)鋼號(hào)
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Cr
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Mo
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C
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N
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Nb
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退火
工藝一
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平均晶粒尺寸/μm
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退火
工藝二
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平均晶粒尺寸/μm
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1
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22.08
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1.87
|
0.0085
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0.012
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-
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950℃×5min，WQ
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120
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950℃×5min，WQ
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450
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2
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21.97
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1.92
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0.0075
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0.016
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0.052
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60
|
150
|
3
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22.21
|
1.89
|
0.0061
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0.018
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0.112
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50
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80
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?
結(jié)果表明：
（1）在試驗(yàn)鋼中加入約0.112wt%的Nb可以有效抑制長(zhǎng)時(shí)間退火處理后再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大。
（2）1000℃固溶處理5min可以完全去除Mo含量低于2.0wt%的試驗(yàn)鋼樣品中的Fe-Cr（σ相）和Fe-Cr-Mo（χ相）金屬間化合物析出相。
（3）700℃是鐵素體基體中的σ相最為敏感的析出溫度，而800℃是χ相最為敏感的析出溫度，在該溫度區(qū)間停留1h后產(chǎn)生的Fe-Cr（σ相）和Fe-Cr-Mo（χ相）金屬間化合物相體積分?jǐn)?shù)可達(dá)15%以上。
（4）不充分的固溶處理后殘留的金屬間化合物相顆粒會(huì)嚴(yán)重惡化試驗(yàn)鋼的室溫沖擊性能。
（5）過高的熱處理溫度導(dǎo)致試驗(yàn)鋼熱軋退火板再結(jié)晶晶粒尺寸增大，進(jìn)一步導(dǎo)致板材的韌脆轉(zhuǎn)變溫度由-75℃上升至-25℃，使材料在低溫應(yīng)用中脆性開裂的潛在風(fēng)險(xiǎn)提高。
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