403Nb不銹鋼鍛造及鍛后預(yù)備熱處理工藝研究
403Nb無錫不銹鋼是在AISI403無錫不銹鋼的基礎(chǔ)上添加0.15%~0.25%的Nb、0.1%的V和一定數(shù)量的Ni、Mo等合金元素研制而成的,屬于馬氏體無錫不銹鋼,變形抗力大,鍛造性能差,容易產(chǎn)生鍛造裂紋。目前工廠現(xiàn)行工藝生產(chǎn)的這類不銹鋼鍛件存在的主要問題是強韌性匹配較差,產(chǎn)品廢品率高,綜合性能難以令人滿意。因此,有必要探究鍛造和鍛后預(yù)備熱處理工藝對這類不銹鋼的組織、性能的影響和變化規(guī)律,以便對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化,得到強韌性匹配良好,各項性能理想的馬氏體無錫不銹鋼鍛件,最大限度降低廢品率。
試驗用的原材料化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):0.13~0.18C,0.40~0.60Mn,11.5~13.0Cr,0.15~0.25Nb,Si≤0.50,P≤0.03,S≤0.01,Ni≤0.60,Mo≤0.20,V≤0.10,Pb≤0.005,Sn≤0.05,F(xiàn)e為余量。
試驗方案:A分別選取鍛造溫度1110、1130、1150℃,熱處理方案為1060℃正火,保溫2h空冷,1130℃保溫1.5h淬火(借助風(fēng)扇對鍛件進(jìn)行風(fēng)冷),700℃回火,保溫4h空冷;B在1110℃鍛后,分別選取1030、1060、1090℃進(jìn)行正火預(yù)備熱處理,并與無正火處理作對比,最終的熱處理方案和A相同;C將最終熱處理后的鍛件,進(jìn)行室溫拉伸性能測試,夏比沖擊試驗和顯微組織觀察。
試驗結(jié)果表明:
1)隨著鍛造溫度升高,鍛件強度提高,增幅較大;塑性和沖擊能降低,塑性的減幅較小,沖擊能的減幅較大。通過與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較,反映塑性的指標(biāo)雖然隨著鍛造溫度的升高降低,但均在技術(shù)要求之上,而反映強度和韌性的指標(biāo)部分?jǐn)?shù)據(jù)低于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這說明鍛造溫度對強度和韌性的影響要比對塑性的影響大。
2)正火溫度對伸長率和斷面收縮率的影響小,變化幅度很小,無明顯的變化趨勢;隨著正火溫度的升高,抗拉強度和屈服強度增大,而沖擊能先降后升,在1060℃時達(dá)到最小;和無正火處理的鍛件相比,經(jīng)過正火的鍛件強度增大,而韌性和塑性降低,強韌性匹配較好;和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相比,鍛件強度太低,這主要是由于試驗用鍛造溫度偏低(鍛造溫度應(yīng)選1130℃較為合適),合金元素不能充分固溶到奧氏體中,還有淬火時冷速偏低(風(fēng)冷速度偏低),在冷卻過程中,合金元素析出過多,導(dǎo)致馬氏體過飽和度偏低,殘余奧氏體含量過多,降低了鍛件強度。