冷变形对2Cr_19_Ni_9Mo钢组织与性能的影响

1996年2月第17卷第1期东北大学学报;自然科学版Γ
Jou rnalofN o rtheastern U n iversity;N atu ral ScienceΓ
Feb.1996
V o l117Κ№1
冷变形对2Cr19N i9M o钢
组织与性能的影响Ξ
李春生①　孙振岩
;材料科学与工程系Γ
摘　要　研究了冷变形对2C r19N i9M o钢组织与性能的影响.结果表明Κ固溶态的
2C r19N i9M o钢经冷变形后会发生Χ→Ε→Α′或Χ→Α′的应变诱发相变.随形变量的增加ΨΑ′马
氏体含量呈指数关系增加Κ钢的强度、硬度以较大幅度呈线性关系增加.
关键词　2C r19N i9M o钢Κ冷变形Κ应变诱发相变.
分类号　T G142125
2C r19N i9M o钢是在1828钢基础上研制出来的一种新型亚稳奥氏体不锈钢.由于该钢的含碳量较高Κ且又经90%左右的冷变形后才付诸使用Κ因而具有较高的弹性极限.可以认为Κ这种钢是良好的耐蚀弹性材料.
有关亚稳奥氏体不锈钢的组织、性能已有广泛研究Κ但有关2C r19N i9M o钢冷变形后的组织、性能尚研究较少.本文目的在于研究该钢经不同冷变形后的组织与性能变化Κ并可望对实际生产有一定作用.
1　实验方法
试验用钢为本钢提供的2C r19N i9M o钢Κ化学成分;质量百分数Γ为ΠC0126ΚC r19109ΚN i 9139ΚM o1164ΚSi1144ΚM n2101ΚP0103ΚS01004.
为了研究不同形变量下的组织与性能Κ首先将试验用钢热轧至410mm厚Κ并于1150℃温度固溶处理Κ然后在室温下将处理后的试料分别轧至不同厚度Κ从而获得一组不同形变量的试块Κ其实际形变量为Π25%Κ30%Κ40%Κ50%Κ60%Κ66%Κ80%Κ90%.
采用线切割的方法将不同形变量的试块加工成标准拉伸试样Κ在液压式万能试验机上进行拉伸试验.形变后试样的物相分析在D500X射线衍射仪上进行.分别用E M400电子显微镜和普通金相显微镜进行显微组织观察.制备薄膜试样用的电解液成分为10份无水乙醇加018份高氯酸Κ电解减薄电压为150VΚ电流密度50mA mm2.金相试样腐蚀剂的成分为FeC l3 ;5gΓ+盐酸;50m lΓ+水;100m lΓ.用普通维氏硬度计测定了不同形变量试样的硬度Κ用1053型铁素体仪测定了不同形变量试样中Α′马氏体的相对含量.
Ξ1995207218收到. ①男Κ58Κ副教授.
2　实验结果与讨论
211　形变对显微组织的影响
金相观察表明Κ2C r 19N i 9M o 钢经1150℃固溶处理后Κ金相组织为等轴状的奥氏体.经不同形变量的变形后Κ晶粒形状发生改变.随着形变量的增大Κ晶粒形状明显地由等轴状过渡到条带状Κ但在金相显微镜下没有观察到形变后有新相产生.
然而ΚX 射线衍射、
透射电镜显微组织观察及磁性测量都表明Κ该钢经冷变形后Κ伴随加工硬化的同时Κ显微组织中除晶粒形状发生了改变外Κ还发生了Χ→ΕΨΧ→Α
′的应变诱发相变.X 射线衍射的结果是Ψ形变量小的试样中除基体Χ相外Ψ还有Ε相存在Ψ而形变量大的试样中除ΧΨΕ外Ψ
又有Α′相出现.透射电镜观察进一步发现Ψ冷变形试样中Ε相较多Ψ无论是在形变量大的试样中还是在形变量小的试样中都很容易观察到.图1是25%变形试样中的Ε马氏体形貌电镜照片.可以看到ΨΕ马氏体主要呈平行排列的条状Ψ
且有时可呈两组交叉存在. 图1　25%形变试样中的Ε马氏体图2　实测的Α′马氏体含量与形变量Ε之间的关系 图2是实测的Α′马氏体相对含量与形变量关系曲线.形变量小时Α′马氏体含量很少Ψ例如Ψ形变量为25%Κ30%时ΨΑ′马氏体仅分别为111%Κ113%Ψ随着形变量的增加ΨΑ
′马氏体含量明显增加.对本实验中8个形变量下测得的数据进行回归分析表明ΨΑ
′马氏体含量与形变量之间近于呈指数关系Ψ并可用y =316×10-3e 412x 的回归方程来表示Ψ其中x 为形变量Ψy 为Α′马氏体含量.表1中列出了实测值与由上述方程计算的预报值.可以看出Ψ在试验范围内Ψ预报值与实测值符合得较好Ψ不仅预报值与实测值差别较小Ψ而且预报值的分布也比较合理.
表1　Α′含量的实测值与预报值
% 形变量
2530405060668090实测的Α′含量
1111131172184176149141615预报的Α′含量
1103112711932194414751761013615177实测值-预报值01070103-0123-011401230164-019601832C r 19N i 9M o 钢冷变形状态下容易形成Ε马氏体可归因于层错能的作用.由于该钢含有较多的铬Ψ且又含一定量的锰Ψ因而固溶处理后具有较低的层错能Ψ致使形变过程中有利于层错形成[1Ψ2].3.75第1期李春生等Π冷变形对2C r 19N i 9M o 钢组织与性能的影响
图3　90%形变试样中的层错献[3]的观点Ψ层错可视为Ε相的晶胚Ψ这就导致
了冷变形过程中会有较多的Ε相形成.
关于亚稳奥氏体不锈钢中Α′马氏体的形成
有两种不同的观点.一种观点认为形变过程中先
发生Χ→Ε转变Ψ而后再发生Ε→Α′的转变ΨΕ可视
为过渡相[4～6].另一种观点则认为Ε相只是在Χ→
Α
′相变过程中具有大的形状应变造成的Ψ并且认为由对称性低的hcp 结构向对称性高的bcc 结构
转变的可能性不大[7].在本工作中既观察到了由
Χ直接转变的Α
′马氏体Ψ又观察到了由Ε相上形核的Α′马氏体Ψ见图4.有趣的是Ψ在Ε相上形核
的Α′马氏体非常细小Ψ但数量相对较多Ψ且在形
变量小的试样中就可观察到.而直接由Χ相转变的Α′马氏体仅在形变量大的试样中才观察到Ψ其形貌呈相对较大的弧立片状Ψ由奥氏体晶界伸向晶内Ψ这一结果与Α′马氏体含量的测定结果相符.形变量小时ΨΑ
′马氏体通常按Χ→Ε→Α′的转变方式形成Ψ且由于这种Α′马氏体非常细小Ψ所以形变量小时测得的Α′马氏体含量较少.随着形变量的增加Ψ一方面通过Χ→Ε→Α′转变的Α′马氏体量增加Ψ一方面由于形变量增大Ψ应变诱发相变的驱动力增大Ψ从而可发生Χ→Α′的转变Ψ致使Α′马氏体总量呈近于指数的关系增长.
图4　不同形变量试样中的Α′马氏体
;a Γ—25%变形Μ;b Γ—90%变形.
212　冷变形对性能的影响
实验测定的强度、硬度与形变量的关系如图5所示.随形变量的增加Κ强度与硬度均以较大的幅度呈近于线性的关系增加.例如Κ形变量为25%时强度为1030M Pa Κ硬度为HV 261Μ当形变量达90%时Κ强度为1762M Pa Κ硬度为HV 469Κ两者的相对增加量分别为4115%和4413%.
85东北大学学报;自然科学版Γ第17卷
图5　强度Ρb Κ硬度HV 与形变量Ε的关系○—HV Μ●—Ρb .
2C r 19N i 9M o 钢之所以能够承受90%以上
的冷变形并具有很高的强度Κ是由于两个方面的
作用.一方面因为该钢经固溶处理后组织为f cc
的奥氏体Κ这种组织不仅塑性好Κ可以经受较大
的冷变形Κ而且加工硬化指数较大Κ加工硬化效
果显著Κ冷变形后可获得较高的强度与硬度.另
一方面Κ由于在变形过程中发生应变诱发的Χ→
Α
′相变Ψ这种相变既有强化作用又有使局部应力集中区域发生应力松驰的作用Ψ从而进一步增加
了钢的强度和塑性.但值得注意的是Ψ由于本工
作测定的Α′量随形变量的增加近于呈指数增长Κ
而强度、硬度随形变量呈线性关系增加Κ因而可
以推断Κ强度、硬度随形变量的增加主要贡献是
加工硬化.3　结 论
;1Γ2C r 19N i 9M o 钢冷变形后会产生应变诱发Ε马氏体、Α
′马氏体.Α′马氏体可按Χ→Ε→Α′的方式形成Ψ也可由Χ直接转变而成.
;2Γ随形变量增加ΚΑ
′马氏体含量呈指数关系增加Κ具体关系为y =316×10-3e 412x .;3Γ随形变量增加Κ钢的强度、硬度以较大幅度呈线性关系增加Κ除加工硬化作用外Κ应变诱发相变也有一定贡献.
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7
D ash J ΚO tte H M .T he m artensite transfo r m ati on in stainless steel .A cta M et Κ1963Κ11;10ΓΠ1169Effect of Co ld D efo rm ati on on Structu re and P roperties of 2C r 19N i 9M o Steel
L i Chunsheng ΨS un Z heny an
ABSTRACT T he m icro structure and p roperties fo r defo r m ed austenite stainless steel 2C r 19N i 9M o has been
experi m entally studied .T he results indicate that the defo r m ati on of so lubilized 2C r 19N i 9M o steel at room
temperature induces Εm artensite and Α′m artensite .W ith the increasing of rate of defo r m ati on Κthe quantity
of Α′m artensite rises exponentially and the strength and hardness of the steel rise linearly .
KEY WOR D S 2C r 19N i 9M o steel Κco ld defo r m ati on Κstrain induced transfo r m ati on .95第1期李春生等Π冷变形对2C r 19N i 9M o 钢组织与性能的影响。