Auswirkungen verschiedener Wärmebehandlungen auf die Struktur und die Eigenschaften von super-martensitischem rostfreiem Stahl
Super martensitic stainless steel is a new type of martensitic stainless steel that strictly controls the carbon content below 0.03% on the basis of traditional martensitic stainless steel and increases the nickel content. Compared with the traditional low-carbon martensitic stainless steel, super martensitischer rostfreier Stahl hat nicht nur eine gute Duktilität, Zähigkeit und höhere Festigkeit und HärteEr hat aber auch eine höhere Bruchzähigkeit, Unterwasser-Ermüdungsfestigkeit und Abriebfestigkeit. Nach dem Normalisieren des martensitischen nicht rostenden Stahls kann Lattenmartensit erhalten werden, und nach dem Anlassen bei einer bestimmten Temperatur kann weiterer angelassener Martensit die Gesamteigenschaften des Materials erheblich beeinflussen und verbessern. Frühere Studien untersuchten super-martensitischen rostfreien Stahl, der bei 1050°C normalisiert und zwischen 500°C und 700°C angelassen wurde, und konzentrierten sich dabei nur auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften, nicht aber auf die Abriebfestigkeit. In der Studie wurde der super martensitische rostfreie Stahl 1.4314 (S41500) einmal normalisiert und angelassen und ein Teil der Temperatur für das zweite Anlassen ausgewählt. Die Beziehung zwischen der Härte, der Kerbschlagzähigkeit und der Abriebfestigkeit des Materials bei 8 verschiedenen Wärmebehandlungen wurde erörtert und im Detail untersucht.
Nach dem Anlassen bei 550℃-650℃ bildet super martensitischer nicht rostender Stahl invertierten Austenit, der unter dem Transmissionselektronenmikroskop als schwarze Streifen und Blöcke zu erkennen ist, die häufig an den Grenzen von Martensitleisten und Austenitkristallen verteilt sind. An der Grenze beträgt die Länge 102nm-103nm und die Breite etwa 100nm. Invertierter Austenit verringert die Festigkeit und Härte des Werkstoffs und erhöht die Zähigkeit. Wenn die primäre Anlasstemperatur 700℃ erreicht, nimmt der Diffusionsgrad von Ni, das in der Nähe des umgekehrten Austenits angereichert ist, zu, die Ni-Segregation nimmt ab, und der umgekehrte Austenit wandelt sich während des Abkühlungsprozesses in neuen Martensit um, der im Material des umgekehrten Austenits fast nicht vorhanden ist, so dass die Härte steigt.
Nachdem der nichtrostende Stahl 1.4314 (S41500) einmal bei 500℃-700℃ angelassen wurde, sinkt der Härtewert zunächst und steigt dann mit steigender Temperatur. Die Härte des sekundären Anlassens ist im Allgemeinen niedriger als die des primären Anlassens bei der gleichen Temperatur. Im Bereich von 500℃-700℃ steigt die Zähigkeit zunächst an und nimmt dann nach dem ersten Anlassen ab; die zweite Anlassbehandlung hat nur geringe Auswirkungen auf die Zähigkeit des Stahls.
Die Kurve des kumulativen Gewichtsverlusts von rostfreiem Stahl 1.4314 (S41500) ist parabolisch, der kumulative Gewichtsverlust steigt mit zunehmender Zeit, und die kumulative Gewichtsverlustrate nimmt weiter ab. Nach dem Gesetz des Materialabriebs bestimmt bei Zweikörperverschleiß die Härte des Werkstoffs seine Verschleißfestigkeit. Daher ist die Abriebfestigkeit von super martensitischem nichtrostendem Stahl eng mit der Härte des Werkstoffs verbunden. Je höher die Härte des Werkstoffs ist, desto geringer ist der kumulative Gewichtsverlust und desto besser ist die Abriebfestigkeit. Die Studie ergab, dass der Stahl 1.4314 (S41500) nach dem Anlassen bei 500°C die höchste Härte und schlechte Zähigkeit, nach dem Anlassen bei 550°C die zweithöchste Härte und gute Zähigkeit und nach dem Anlassen bei 550°C die beste Abriebfestigkeit aufweist, während das Material nach dem Anlassen bei 500°C die zweithöchste Abriebfestigkeit aufweist. Die Abriebfestigkeit des Stahls 1.4314 (S41500) hängt also hauptsächlich von der Härte ab, und auch die Kerbschlagzähigkeit beeinflusst die Abriebfestigkeit.
Die Härte des Stahls 1.4314 (S41500) beim sekundären Anlassen ist etwas geringer als beim primären Anlassen bei derselben Temperatur, und die Abriebfestigkeit wird nicht verbessert. In Anbetracht der Materialeigenschaften und der Wirtschaftlichkeit ist das Normalisieren von 1.4314 (S41500) Stahl bei 1050℃ + ein Anlassen bei 550℃ das beste Wärmebehandlungsverfahren.