Влияние различных видов термической обработки на структуру и свойства сверхмартенситной нержавеющей стали
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 мартенситная нержавеющая сталь не только обладает хорошей пластичностью вязкостью и высокой прочностью, но и твердостьно также обладает более высокой вязкостью разрушения, подводной усталостной прочностью и стойкостью к истиранию. После нормализации мартенситной нержавеющей стали можно получить реечный мартенсит, а после отпуска при определенной температуре закаленный мартенсит может значительно повлиять и улучшить общие свойства материала. Предшественники изучали сверхмартенситную нержавеющую сталь, нормализованную при температуре 1050°C и отпущенную при температурах от 500°C до 700°C, уделяя внимание только ее микроструктуре и механическим свойствам, и не исследовали ее стойкость к истиранию. В данном исследовании супермартенситная нержавеющая сталь 1.4314 (S41500) была нормализована и закалена один раз и выбрана часть температуры для вторичного отпуска. Обсуждалась и подробно изучалась взаимосвязь между твердостью, ударной вязкостью и абразивной стойкостью материала при 8 различных видах термической обработки.
После отпуска при 550℃-650℃ в сверхмартенситной нержавеющей стали образуется инвертированный аустенит, который под просвечивающим электронным микроскопом имеет вид черных полос и блоков, которые часто распределяются на границах мартенситных реек и кристаллов аустенита. На границе длина составляет 102-103 нм, а ширина - около 100 нм. Инвертированный аустенит снижает прочность и твердость материала и повышает вязкость. Когда температура первичного отпуска достигает 700℃, степень диффузии Ni, обогащенного вблизи обращенного аустенита, увеличивается, сегрегация Ni уменьшается, и обращенный аустенит превращается в новый мартенсит в процессе охлаждения, который почти не существует в материале обращенного аустенита, поэтому твердость увеличивается.
После однократного отпуска нержавеющей стали 1.4314 (S41500) при температуре 500℃-700℃ значение твердости сначала уменьшается, а затем увеличивается при повышении температуры. Твердость вторичного отпуска обычно ниже, чем твердость первичного отпуска при той же температуре. В диапазоне 500℃-700℃ вязкость сначала увеличивается, а затем уменьшается после первого отпуска; второй отпуск оказывает незначительное влияние на вязкость стали.
Кривая кумулятивной потери веса нержавеющей стали 1.4314 (S41500) имеет параболическую форму, кумулятивная потеря веса увеличивается с увеличением времени, а скорость кумулятивной потери веса продолжает снижаться. Согласно закону истирания материала, при изнашивании двух тел твердость материала определяет его износостойкость. Поэтому износостойкость сверхмартенситной нержавеющей стали тесно связана с твердостью материала. Как правило, чем выше твердость материала, тем меньше кумулятивная потеря веса и выше износостойкость. Исследование показало, что сталь 1.4314 (S41500) имеет самую высокую твердость и плохую вязкость после отпуска при 500°C, вторую по твердости и хорошей вязкости после отпуска при 550°C, а также лучшую стойкость к истиранию после отпуска при 550°C, в то время как материал после отпуска при 500°C по своим антиабразивным характеристикам занимает второе место. Таким образом, можно сделать вывод, что сопротивление истиранию стали 1.4314 (S41500) в основном связано с твердостью, а ее ударная вязкость также влияет на характеристики истирания.
Твердость стали 1.4314 (S41500) при вторичном отпуске немного ниже, чем при первичном отпуске при той же температуре, а сопротивление истиранию не улучшается. Учитывая свойства материала и экономичность, 1.4314 (S41500) сталь нормализуется при 1050℃ + один отпуск при 550℃ является лучшим процессом термообработки.