高碳马氏体不锈钢8Cr13MoV球化退火过程中碳化物的演变
2018-09-26

高碳马氏体不锈钢具有较高的硬度、强度和良好的耐磨、耐腐蚀性，主要用于刀剪制品、阀门和结构件等。8Cr13MoV钢是新近研发的高碳马氏体不锈钢，与7Cr17和9Cr18相比铬含量有所降低，加入了Mo、V提高其抗回火稳定性，一般用于高端刀剪的生产。锻态和热轧态的8Cr13MoV钢在室温状态下即具有马氏体组织，硬度大并且韧性较差，所以在后续加工前需要进行球化退火。本工作以8Cr13MoV钢为研究对象，探索球化退火整个过程中碳化物的行为演变，为该钢种的球化退火工艺进一步提供详实参考和技术支持。

    试验材料采用8Cr13MoV钢锻件，规格为Φ30mm×1000mm棒材。然后加工成Φ30mm×30mm的圆柱形退火试样备用。试验钢的成分为（质量分数，%）：C0.775，Cr14.68，Mo0.213，Mn0.458，Si0.333，V0.182，Ni0.157，P0.031，S0.004，Fe余量，Ac1点温度约840℃。

退火试验采用箱式电阻炉。试样放入炉内随炉升温，在800℃保温30min，然后继续升温到860℃保温90min，再冷却到750℃保温90min，最后以25℃/h缓冷到600℃出炉空冷。共计14个试样，1个作为空白试样，其他放入炉内进行球化处理，间隔一段时间取出一个试样立即水淬处理，具体取样时间见表1。

表1 球化退火工艺参数

工艺

样号

取样时间/min

取样阶段

取样温度/℃

升温过程

1

0

未加热

0

2

30

加热

330

3

50

加热

520

4

80

800℃保温开始

800

等温过程

5

110

800℃保温30min

800

6

165

800℃保温45min

860

7

210

800℃保温90min

860

8

240

750℃保温开始

750

9

285

750℃保温45min

750

10

330

750℃保温90min

750

降温过程

11

450

降温120min

701

12

510

降温180min

676

13

570

降温240min

651

14

690

降温360min

600

球化退火后，试样加工成12mm×12mm×5mm的金相试样，用BUKEI MLA250扫描电子显微镜观察显微组织，用Image图像处理软件对碳化物进行统计。选取部分试样采用碳复型方法萃取碳化物析出相，利用透射电子显微镜电子衍射分析方法对碳化物类型进行标定。结果表明：

（1）锻态组织中存在着M3C、M23C6和M7C3类型的碳化物。球化退火过程中，M3C很快转变为M23C6，M7C3则一直未发生类型转变。升温阶段，组织中马氏体直接分解析出M23C6，没有M3C→M23C6的转变过程。

（2）整个退火过程中，析出碳化物均为M23C6型。缓冷阶段降温180min后组织中碳化物已基本不发生变化，可进一步提高冷却速率。