Farklı ısıl işlemlerin süper martenzitik paslanmaz çeliğin yapısı ve özellikleri üzerindeki etkileri
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 martensitik paslanmaz çelik sadece iyi süneklik tokluğuna ve daha yüksek mukavemete sahip olmakla kalmaz ve sertlikaynı zamanda daha yüksek kırılma tokluğuna, su altı yorulma mukavemetine ve aşınma direncine sahiptir. Martensitik paslanmaz çelik normalize edildikten sonra lath martensit elde edilebilir ve belirli bir sıcaklıkta temperlendikten sonra, daha fazla temperlenmiş martensit malzemenin genel özelliklerini önemli ölçüde etkileyebilir ve iyileştirebilir. Öncekiler süper martensitik paslanmaz çeliği 1050°C'de normalize ederek ve 500°C ile 700°C arasında temperleyerek çalışmış, sadece mikro yapısına ve mekanik özelliklerine odaklanmış ve aşınma direncini incelememişlerdir. Çalışmada, süper martenzitik paslanmaz çelik 1.4314 (S41500) bir kez normalize ve temperlenmiş ve ikincil temperleme için sıcaklığın bir kısmı seçilmiştir. Malzemenin 8 farklı ısıl işlem altındaki sertliği, darbe tokluğu ve aşınma direnci arasındaki ilişki tartışılmış ve ayrıntılı olarak incelenmiştir.
550℃-650℃'de temperlemeden sonra, süper martensitik paslanmaz çelik, iletim elektron mikroskobu altında siyah şeritler ve bloklar olan ve genellikle martensit çıtalarının ve östenit kristallerinin sınırlarında dağılan ters östenit üretecektir. Sınırda uzunluk 102nm-103nm ve genişlik yaklaşık 100nm'dir. Ters östenit, malzemenin mukavemetini ve sertliğini azaltacak ve tokluğu artıracaktır. Birincil temperleme sıcaklığı 700 ℃'ye ulaştığında, ters östenitin yakınında zenginleştirilmiş Ni'nin difüzyon derecesi artar, Ni'nin ayrışması azalır ve ters östenit, malzemede neredeyse hiç bulunmayan soğutma işlemi sırasında yeni martensite dönüşür Ters östenit, bu nedenle sertlik artar.
1.4314 (S41500) paslanmaz çelik 500℃-700℃'de bir kez temperlendikten sonra, sıcaklık arttıkça sertlik değeri önce azalır ve sonra artar. İkincil temperlemenin sertliği genellikle aynı sıcaklıktaki birincil temperlemenin sertliğinden daha düşüktür. 500℃-700℃ aralığında, ilk temperlemeden sonra tokluk önce artar ve sonra azalır; ikinci temperleme işleminin çeliğin tokluğu üzerinde çok az etkisi vardır.
Paslanmaz çeliğin 1.4314 (S41500) kümülatif ağırlık kaybı eğrisi paraboliktir, kümülatif ağırlık kaybı zamanın artmasıyla artar ve kümülatif ağırlık kaybı oranı azalmaya devam eder. Malzeme aşınma yasasına göre, iki cisim aşınması için, malzemenin sertliği aşınma direncini belirler. Bu nedenle, süper martensitik paslanmaz çeliğin aşınma direnci malzemenin sertliği ile yakından ilgilidir. Genel olarak, malzemenin sertliği ne kadar yüksek olursa, kümülatif ağırlık kaybı o kadar düşük ve aşınma direnci o kadar iyi olur. Çalışma, 1.4314 (S41500) çeliğinin 500°C'de temperlendikten sonra en yüksek sertliğe ve zayıf tokluğa, 550°C'de temperlendikten sonra ikinci en yüksek sertliğe ve iyi tokluğa ve 550°C'de temperlendikten sonra en iyi aşınma direncine sahip olduğunu, 500°C'de temperlendikten sonra ise malzemenin aşınma önleme performansının ikinci sırada yer aldığını ortaya koymuştur. Bu nedenle, 1.4314 (S41500) çeliğinin aşınma direncinin esas olarak sertlikle ilgili olduğu ve darbe tokluğunun da aşınma performansını etkilediği görülebilir.
İkincil temperlemede 1.4314 (S41500) çeliğin sertliği, aynı sıcaklıktaki birincil temperlemeden biraz daha düşüktür ve aşınma direnci iyileşmez. Malzeme özellikleri ve ekonomi göz önüne alındığında, 1.4314 (S41500) çeliğin 1050℃'de normalleştirilmesi + 550℃'de bir temperleme en iyi ısıl işlemdir.