Effecten van verschillende warmtebehandelingen op de structuur en eigenschappen van super martensitisch roestvast staal
Super martensitisch roestvast staal is een nieuw type martensitisch roestvast staal dat strikt het koolstofgehalte onder 0,03% controleert op basis van traditioneel martensitisch roestvast staal en het nikkelgehalte verhoogt. Vergeleken met het traditionele martensitische roestvrij staal met een laag koolstofgehalte, super martensitisch roestvrij staal heeft niet alleen een goede vervormbaarheid, taaiheid en hogere sterkte en hardheidmaar heeft ook een hogere breuktaaiheid, vermoeiingssterkte onder water en slijtvastheid. Nadat het martensitische roestvrij staal is genormaliseerd, kan lat martensiet worden verkregen, en na ontlaten bij een bepaalde temperatuur, kan verder ontlaten martensiet de algemene eigenschappen van het materiaal aanzienlijk beïnvloeden en verbeteren. Voorgangers bestudeerden super martensitisch roestvast staal dat normaliseert bij 1050°C en ontlaat tussen 500°C en 700°C, waarbij ze zich alleen richtten op de microstructuur en mechanische eigenschappen en de slijtvastheid niet bestudeerden. In het onderzoek werd het super martensitische roestvast staal 1.4314 (S41500) eenmaal genormaliseerd en ontlaten en een deel van de temperatuur geselecteerd voor secundair ontlaten. De relatie tussen de hardheid, slagvastheid en slijtvastheid van het materiaal onder 8 verschillende warmtebehandelingen werd besproken en in detail bestudeerd.
Na het ontlaten bij 550℃-650℃ zal super martensitisch roestvast staal omgekeerde austeniet produceren, wat zwarte stroken en blokken zijn onder de transmissie elektronenmicroscoop, die vaak verdeeld zijn over de grenzen van martensietlamellen en austenietkristallen. Op de grens is de lengte 102nm-103nm en de breedte ongeveer 100nm. Omgekeerd austeniet vermindert de sterkte en hardheid van het materiaal en verhoogt de taaiheid. Wanneer de primaire ontlaattemperatuur 700 ℃ bereikt, neemt de diffusiegraad van Ni verrijkt in de buurt van de omgekeerde austeniet toe, neemt de segregatie van Ni af en transformeert de omgekeerde austeniet in nieuwe martensiet tijdens het afkoelproces, die bijna niet aanwezig is in het materiaal omgekeerde austeniet, zodat de hardheid toeneemt.
Nadat 1.4314 (S41500) roestvast staal eenmaal is ontlaten bij 500℃-700℃, neemt de hardheidswaarde eerst af en daarna toe naarmate de temperatuur stijgt. De hardheid van de secundaire ontlaten is over het algemeen lager dan die van de primaire ontlaten bij dezelfde temperatuur. In het bereik van 500℃-700℃ neemt de taaiheid eerst toe en daarna af na de eerste ontlaten; de tweede ontlaatbehandeling heeft weinig effect op de taaiheid van staal.
De cumulatieve gewichtsverliescurve van 1.4314 (S41500) roestvast staal is parabolisch, het cumulatieve gewichtsverlies neemt toe met het toenemen van de tijd en de cumulatieve gewichtsverliessnelheid blijft afnemen. Volgens de wet van de materiaalslijtage bepaalt de hardheid van het materiaal de slijtvastheid bij slijtage aan twee lichamen. Daarom is de slijtvastheid van super martensitic roestvast staal nauw gerelateerd aan de hardheid van het materiaal. In het algemeen geldt: hoe hoger de hardheid van het materiaal, hoe lager het cumulatieve gewichtsverlies en hoe beter de slijtvastheid. Uit het onderzoek bleek dat staal 1.4314 (S41500) de hoogste hardheid en slechte taaiheid heeft na ontlaten bij 500°C, de op één na hoogste hardheid en goede taaiheid na ontlaten bij 550°C, en de beste slijtvastheid na ontlaten bij 550°C, terwijl het materiaal na ontlaten bij 500°C zijn antischuurprestaties op de tweede plaats zet. Daarom kan worden vastgesteld dat de slijtvastheid van 1.4314 (S41500) staal voornamelijk gerelateerd is aan de hardheid en dat de slagvastheid ook de slijtvastheid beïnvloedt.
De hardheid van 1.4314 (S41500) staal in de secundaire ontlaten is iets lager dan die van de primaire ontlaten bij dezelfde temperatuur, en de slijtvastheid is niet verbeterd. Gezien de materiaaleigenschappen en economie is 1.4314 (S41500) staal normaliseren bij 1050℃ + één keer ontlaten bij 550℃ het beste warmtebehandelingsproces.