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53Cr21Mn9Ni4N气阀钢中层状析出物的形成规律及抑制措施


日期:2020-03-02     阅读:943     

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53Cr21Mn9Ni4N钢用作排气阀材料,具有苛刻的工作环境,并在高温,高压和高腐蚀环境下承受高频机械应力。

专家们使用扫描电子显微镜分析了碳化物层状沉淀的能谱。认为21-4N钢析出物是一种排列在M23C6,Cr2N和贫Cr的γ基体之间的珠光体组织。这种组织不仅会分裂。基体结构极大地降低了基体的强度和承载能力,并且还容易在阀的应力集中部分产生裂纹,甚至促进气体沿晶体的腐蚀。一旦在53Cr21Mn9Ni4N钢的最终产品中形成层状沉淀,就可以在高温下通过固溶消除,但粗大的晶体和混合的晶体很严重,不能满足用户的要求。因此,一家公司对如何抑制轧制后冷却期间53Cr21Mn9Ni4N钢中的层状沉淀物进行了大量研究。

被测材料为53Cr21Mn9Ni4N热轧线材(Φ7.5mm),化学成分(质量分数,%)为:C0.515,Si0.23,Mn8.57,P0.025,S0.007, Cr20.55,Ni3.67,N0.41,C + N0.925。测试材料的晶粒结构是非常均匀且精细的奥氏体结构,没有分层的沉淀物。原始晶粒尺寸为9级。不同的时效温度(1100、1050、1000、950、900、850、800、750、700和1120°C),不同的时效时间(2h,20min)和不同的冷却方法(水冷,空冷,炉冷)研究。在试验钢中形成层状沉淀物,并对层状沉淀物进行显微组织分析。结果表明:

(1)53Cr21Mn9Ni4N阀钢在℃的温度范围内时效或缓慢冷却时会析出层状析出物。老化时间是相同的。将时效时间从2h缩短至20min时,该层出现在53Cr21Mn9Ni4N阀钢中。沉淀物的温度间隔从1050降低至750℃,降低至950至800℃,并且沉淀量也相应减少。

(2)当固溶温度和固溶时间相同时,随着冷却速度降低,钢中的层状析出物增加。

<3>(3)通过显微组织分析,可以认为53Cr21Mn9Ni4N钢的层状沉淀是珠光体状组织,其中排列有M23C6,Cr2N和贫Cr的γ基体。

(4)通过高温浸泡,轧制后通水和纺丝后空冷,可以在950-800°C的温度下抑制53Cr21Mn9Ni4N气阀圆盘圆中的分层沉淀。

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