Effetti di diversi trattamenti termici sulla struttura e sulle proprietà dell'acciaio inossidabile super martensitico
L'acciaio inossidabile super martensitico è un nuovo tipo di acciaio inossidabile martensitico che controlla rigorosamente il contenuto di carbonio al di sotto di 0,03% sulla base dell'acciaio inossidabile martensitico tradizionale e aumenta il contenuto di nichel. Rispetto ai tradizionali acciai inossidabili martensitici a basso tenore di carbonio, il super acciaio inossidabile martensitico non solo ha una buona duttilità e tenacità e una maggiore resistenza e durezzama ha anche una maggiore tenacità alla frattura, resistenza alla fatica subacquea e resistenza all'abrasione. Dopo la normalizzazione dell'acciaio inossidabile martensitico, si può ottenere la martensite dei listelli e, dopo il rinvenimento a una certa temperatura, l'ulteriore martensite rinvenuta può influenzare e migliorare significativamente le proprietà complessive del materiale. I predecessori hanno studiato l'acciaio inossidabile super martensitico normalizzato a 1050°C e rinvenuto tra 500°C e 700°C, concentrandosi solo sulla sua microstruttura e sulle sue proprietà meccaniche, senza studiarne la resistenza all'abrasione. Nello studio, l'acciaio inossidabile super martensitico 1.4314 (S41500) è stato normalizzato e rinvenuto una volta e ha selezionato una parte della temperatura per il rinvenimento secondario. La relazione tra durezza, tenacità all'urto e resistenza all'abrasione del materiale sottoposto a 8 diversi trattamenti termici è stata discussa e studiata in dettaglio.
Dopo il rinvenimento a 550℃-650℃, l'acciaio inossidabile super martensitico produrrà austenite invertita, che al microscopio elettronico a trasmissione è costituita da strisce e blocchi di colore nero, spesso distribuiti ai confini tra i filamenti di martensite e i cristalli di austenite. Al confine, la lunghezza è di 102nm-103nm e la larghezza di circa 100nm. L'austenite invertita riduce la resistenza e la durezza del materiale e aumenta la tenacità. Quando la temperatura di rinvenimento primario raggiunge i 700℃, il grado di diffusione del Ni arricchito in prossimità dell'austenite invertita aumenta, la segregazione del Ni diminuisce e l'austenite invertita si trasforma in nuova martensite durante il processo di raffreddamento, che è quasi inesistente nel materiale austenite invertita, quindi la durezza aumenta.
Dopo che l'acciaio inossidabile 1.4314 (S41500) è stato rinvenuto una volta a 500℃-700℃, il valore della durezza prima diminuisce e poi aumenta all'aumentare della temperatura. La durezza della tempra secondaria è generalmente inferiore a quella della tempra primaria alla stessa temperatura. Nell'intervallo 500℃-700℃, la tenacità aumenta prima e poi diminuisce dopo il primo rinvenimento; il secondo trattamento di rinvenimento ha uno scarso effetto sulla tenacità dell'acciaio.
La curva di perdita di peso cumulativa dell'acciaio inossidabile 1.4314 (S41500) è di tipo parabolico, la perdita di peso cumulativa aumenta con l'aumentare del tempo e il tasso di perdita di peso cumulativo continua a diminuire. Secondo la legge dell'abrasione dei materiali, per l'usura a due corpi, la durezza del materiale determina la sua resistenza all'usura. Pertanto, la resistenza all'abrasione dell'acciaio inossidabile super martensitico è strettamente correlata alla durezza del materiale. In generale, maggiore è la durezza del materiale, minore è la perdita di peso cumulativa e migliore è la resistenza all'abrasione. Lo studio ha rilevato che l'acciaio 1.4314 (S41500) ha la durezza più elevata e una scarsa tenacità dopo il rinvenimento a 500°C, la seconda durezza più elevata e una buona tenacità dopo il rinvenimento a 550°C e la migliore resistenza all'abrasione dopo il rinvenimento a 550°C, mentre il materiale dopo il rinvenimento a 500°C ha la seconda prestazione antiabrasione. Pertanto, si può constatare che la resistenza all'abrasione dell'acciaio 1.4314 (S41500) è principalmente legata alla durezza e che anche la tenacità all'impatto influisce sulle prestazioni di abrasione.
La durezza dell'acciaio 1.4314 (S41500) nel rinvenimento secondario è leggermente inferiore a quella del rinvenimento primario alla stessa temperatura e la resistenza all'abrasione non è migliorata. Considerando le proprietà del materiale e l'economia, la normalizzazione dell'acciaio 1.4314 (S41500) a 1050℃ + un rinvenimento a 550℃ è il miglior processo di trattamento termico.