电渣熔铸ZG06Cr13Ni4Mo低碳马氏体不锈钢力学性能研究
ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢叶片热处理工艺研究
ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢叶片热处理工艺研究周彤;卫心宏【摘要】研究了不同热处理工艺对ZG06Cr13Ni4Mo材质性能的影响.试验表明,该材质在1 010℃正火+605℃一次回火+580℃二次回火热处理后,各项性能指标达到最优,其组织为低碳马氏体+逆转变奥氏体,具有较高的强度、低温韧性和适合的硬度,并在应用大型叶片铸件热处理生产中,满足了产品性能要求.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】4页(P32-34,47)【关键词】ZG06Cr13NI4Mo;马氏体不锈钢;叶片【作者】周彤;卫心宏【作者单位】太原重工冶铸分公司,山西太原030024;太原重工冶铸分公司,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TG23大型叶片是水电水轮机中的关键零件，零件的服役条件较为恶劣，长期承受高压水流冲击、磨损和侵蚀，材质选择综合力学性能和耐侵蚀性能良好的ZG06C r13N i4M o马氏体不锈钢材质。
随着水电及相关铸件向大型化发展，对ZG06C r13N i4M o等不锈钢材质的性能提出了更高的要求。
为此，结合国内某水电设备企业ZG06C r13N i4M o大型叶片的生产试制，通过对材质化学成分的内控、热处理工艺对比试验和试验结果分析，确定了ZG06C r13N i4M o不锈钢材质优化的一次正火+两次回火热处理工艺，生产出满足高性能要求的铸件。
ZG06C r13N i4M o材质为高强度马氏体不锈钢，要求具有较高的力学性能、较好的低温冲击韧性。
为了提高材质的性能，对化学成分进行了内控，要求w（C）≤0.04%，w（P）≤0.025%，w（S）≤0.08%，并对气体含量进行控制。
表1为材质内控的化学成分范围和试样化学成分的分析结果，表2为材质气体含量内控要求和试样气体含量分析结果。
ZG06C r13N i4M o材质熔炼采用30 t电炉熔炼，25T L F炉精炼进行合金化、调整成分和温度，25T V O D炉进行脱碳除气，从而获得超低碳、成分均匀、纯净度高、有害气体含量低的钢水。
不锈钢电渣重熔技术
= 炉管、叶片、护环、水轮机导叶和叶片
油气开采：超级13Cr、15Cr、双相不锈钢
= 石油化工：高温、耐蚀部件（管道、阀门） = 海洋工程（海水淡化）：超级双相不锈钢、超级奥氏体 = 不锈钢
特殊钢先进冶金工艺与装备教育部工程研究中心
Northeastern University
二、电渣重熔的不锈钢品种及 其应用
=
电渣重熔的起源-首个不锈钢电渣锭
的不锈钢主要钢种
马氏体不锈钢 沉淀硬化马氏体不锈钢 超级铁素体不锈钢 奥氏体不锈钢、超级奥氏体不锈钢、高 = 氮奥氏体不锈钢 双相不锈钢、超级双相不锈钢
钢渣接触条件的比较
O
采 充
= =
O L 充
问
O
问 L 充
M N
V V M
R
O
范N
目 -6 M R 活
V
它
目 s R
M
电渣重熔冶金
渣池强烈搅 拌：电动力、 电磁力、自然 对流、气体逸 出和膨胀的推 力
=
= = = = =
非金属夹杂物的去除
电渣熔铸去除钢中非金属夹杂物主要发生在电极熔化末端熔滴 = 形成的过程中 电极熔化末端熔滴形成过程的钢渣接触面积最大，达3219 mm2/ = 克，它是熔滴过程的67 倍，是金属熔池的21000 倍 电极熔化末端熔滴形成的时间较熔滴滴落时间为长，约为1.41 倍 = 电极熔化末端熔滴形成过程是最先和熔渣接触并发生反应部 = 分，钢中原始夹杂物含量最高，无疑可大量去除夹杂 小尺寸的熔滴去除非金属夹杂物效果比大尺寸强。熔滴内大颗 = 粒的非金属夹杂物的减少较小颗粒的为强
ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢力学性能研究
１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－３３５５．２０１８．０Ｉ．１０
ＺＧ０４Ｃｒｌ ３Ｎｉ４Ｍｏ马 氏体 不 锈 钢 力 学 性 能 研 究
张 洪 生 －， 付 晓 虎 ， 张 苏 鼍
摘 要 ：通 过 热 ｛＝５ｌ拟 试验 ｛ｉＪｌ＝究 －次 火 、两次 同火 热 处 条 什 卜， Ｉｌ 火 度 、ｉＥ火 冷 却 速 度 、 次 【ｕＩ火温 度 、 次 叫 火温 度 及 『【Ｉ１火 ｔ１、Ｊ‘Ｉ；ｉｌＸ、Ｊ （ （）４（：ｌ１３Ｎｉ４Ｍ 马 氏体 小 锈 俐 能 的 影 响 一ｉＩ￣，： Ｚ／”Ｉ： 丧明 ，ＺＧ０４ＣＩ’ｊ３Ｎｉ４Ｍ｛｝ ｊ 体 小 锈 钢 住 ｌ ０４０℃ ｉｔ｛火ｌｉｑ 嵌 度 ｆｌＩ 较 好 ， 正火 冷却 速 度 快 和 一次 火 Ｊ 『 利 ｒ 圈 服 强 度 的提 高 ．ｆｆｌ一 次 【ＩＪＪ火 濉 升 尚降 低 ｊ 抗 十 慢 俊 ． 次 【ＩｌＪ火 温 度升 高 ￣ｌＩ．Ｉ火 ＩＩ、］－ｉｈＩ Ｊ－（＇｝力ＩＪ均 小 利 了： Ｊ １０提 舟 关键词 ：ＺＧ０４Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍ‘ ； 氏体不锈 ；热模拟试验 ； ＪＪ Ｐｌ－：ｆｉｂｌ 中 图分 类 号 ：ｒｒ（ １４２．７ｌ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １６７３－３３５５ ｛２０ｌ８）（）ｌ—ｏ０ｌ０—０５
Ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｔｅｓｔ ｏｆ ＺＧ０４Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍ ｏ Ｍ ａｒｔｅｎｓｉｔｉｃ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ ｌ｝】ｌ１ｇ １＿ｈ｝ｎｇｓｈｅｎｇ． Ｆｕ ＸｉａｏｌｌＬｌ， Ｚｈａｎｇ ＳＩＩＸｉｎｇ
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ： ｒｌ１（ ¨Ｔ１ａｌ Ｓｉｉｎｉｌｌａｌｉ（川 ＿ｒｅ ｔ ｗ ｌ 【－ａ ｒ｝， ｄ ＩＩｔｌｔ Ｉｏ ＨＩ／￣１１ｙＺｅ ｝ｌ¨ ｛ ｍ ｔ·Ｉ【ＪＩ’ｎｏｌ ｎｌａｌｉｚｉｎｇ ｔｅｎ１ｐ（ Ｉａｔｔ Ｊ ＦＣ＇，ｎｆ）Ｉ．ｒ ｅ ａｌｉｚｉｎｇ 【’｛｝ｏｌｉｉｌｇ ｌ·ｔｉｔ（－．Ｉ｝ｉ—ｉｉｎａ１ ｖ ｔｅｎｉｔ） ｉｌＩｇ ｔｅｎｌｌ｝（ ｒａｔｕｌ１ｅ ｓｅ（ ｏｎｄａｒｙ ｔ｛￣ｌｌｌ［）ｌＢＩ ｉｌｌｇ ｈ．１ｎｌｉ（ ｒｎ“… ａｌｌｄ Ｉ（￣ｌｌｌｉｉ｛ ｍ ｌｇ ｔｈｎ｛、ｌＪｌ１ ｔｈｅ Ｉ１１￣（ ｈｎｎｉ（‘ｄｌ ｐｉ’ＯＩ｝ＣＩ’ｉｙ （）１ Ｚ（；０４Ｃｌ’１ ３Ｎｉ４Ｍ 【１ ｆ１１｜Ｉｒｆｅｎｓｉｌｉｔ·Ｈｈｌｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｔｌｌｉｄ｛＇３·ｏｉ１｛ ｎｏｒｉｎａｌｌｚｉｎｇ ａｎｄ １ｗ｛＇ｌＩ ｌｌ Ｉ１Ｐｒｉｔｉｇ ｈｅａ１ Ｉｉ＇ｅａｔＩｌｌｅｎ［．＇．：＞． Ｉ１ｈｅ ｔｅｓｔ ｒｔ ｓｔｌＩｌ ｒＩ ｔ、ＩｌＩｓ ｔｌｌｔ ＺＧ０４（：ｒ１３Ｎｉ４Ｍ（，Ｉ】１ＨｒＩ（ｑｌｓｉｆ ｔｔ·ｓｔａｉｎｌ ｓｓ ｓｔｅｅｌ ｈａｓ Ｉｒ ｉｅｔｔｅｌ’ｓｔｌｔ ｎｇｉｈ ｜ＩｌＩ，Ｉ ｔ｝ｈｔｓｌｈ·ｉｌｖ ｗｈｅｉ１ ｉｔ ｗａｓ Ｔ］ＯＩ’ｒ ｅａｌｉｚｅｄ ｄＩ １ ０４０ ： ａｎｄ ｈｉｇｌ１ ＩｌＩ）ｒｎｌａｌｉｚｉｎｇ ‘ ｏｏｌｉｎｇ ｌ ［ｔ１１（１ ｐｒｉｍａｒｙ ｔｅｒ ｎＩ）ｅｒｉｉｌｇ ｉｅｉｎＩ１ｆ】ｒａｉ ｒｌｒ（ １）Ｐｎｅｆｉｉ ｌｔ）ｆ】１ｒ ｉＩＩＩｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｙｉｅｈＩ ｓｌｉ’Ｐｎｇｉｈ ｂｕｔ．ｉｎ（！ｉ‘ｅｔｌＳｌｌｌｇ ｉ｝ｒｈｎａｌ＇ｙ ｈ ｌＵｌｉｅｒｈＩｇ ｌＩ ｎｉＩ）Ｐｉ＇￣． １１ｉｔｌ＊ ｅ ｌ Ｉ］ｌｌＣＣＳ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ．ｄｌｌ【Ｉ ｉｎ｛’ｔ－ｔ ｄ！ ￣‘ ｌｌｌｇ ｔ ‘ ｛｝ｎ｛ｌａｉＴ ｆ ＩＩＩ］｝ｅ ｒｉｌＩｇ ｔｅｎ １）Ｅ ｌＨＮＩＩ’Ｉ１［１１１１１ ｔｉｍ｛ ｈｏｌｈ ａｌ’ ｕｏｌ ｇ（，【ＪＩＩ“）ｒ Ｉｌｌ｛ ｓｉｒ（ ｎｇｌｈ ｉｎｉＩ）ｒ（｝ｖｅｌｌｌｅｌｌ［． Ｋ ｅｙｗ ｏｒｄｓ：Ｚ（；０４ＣＩ·１３Ｎｉ４Ｍｏ； ｉｎａｒｉｅｎｓｉｉｉ｛＇ｓ１ａｉｎｌｅｓｓ ｓ ｔ ｌ； Ｉｈｅｌ’ＩｌｌｌｌＩ ｓｉ，ｉｎｌｌａｌＩｌｌ１１Ｉ ｌ； １１／￣｛‘ｈａｎｉ｛ ａｌ ‘ｌｆ）（‘ｒＩ，
力学性能对低碳马氏体不锈钢00Cr13Ni5Mo抗空蚀性能的影响
ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ｅ ｄ ａ ｔ ５ ５ ０℃ ～６ ０ ０ ℃ ｆ ｏｒ ｉ ｔ ｓ ｉｇ ｈ ｈ ｅ ｒ ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ｅ ｄ ａ ｕ ｓ ｔ ｅ ｎ ｉ ｔ ｅ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ；ｃ ａ ｖ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ；ｌ ｏ ｗ ｃ ｒｂ ａ ｏ ｎ ｍａ ｒ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｃ ｓ ｔ ａ ｉ ｎ ｌ ｅ ｓ ｓ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ；ｈ ｅ ａ ｔ
Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｎ Ｃａ ｖ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｒｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ０ ０ Ｃｒ ｌ ３ Ｎｉ ５ Ｍｏ
Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｃａ ｖ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ０ ０ Ｃｒ ｌ ３ Ｎｉ ５ Ｍｏ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｈ ｅ ａ ｔ ． 仃ｅ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｔ ｄ ｉ ｆｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ
ｗａ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｌ ｌ ｅ ｄ ｗａ ｔ ｅ ｒ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｃ ｕ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ
性能比５ ５ ０ ℃ ～６ ０ ０ ℃回火的更好 。
RG03-12.14 ZG06Cr13Ni4Mo铸造不锈钢冶炼浇注操作工艺规程
1 适用范围、钢号特性及用途1.1 本规程适用于JB/DQ1554-89中小型水轮机铸钢件技术条件与GB6967-86工程结构用中、高强度不锈钢铸件中规定的ZG06Cr13Ni4Mo。
1.2 化学成分(wt.%)(2) 残余元素：Cu≤0.50%，V≤0.03%，W≤0.10%，残余元素总量≤0.80%。
1.3 机械性能（≥）1.4 ZG06Cr13Ni4Mo用于水轮机的叶片及转轮室等铸钢件，具有良好的抗汽蚀、耐泥沙磨损和抗水下疲劳性能，并有较高的强度和韧性，还有较好的铸造性能和焊接性能。
2 冶炼浇注特点2.1 本钢号要求C≤0.07%，尽量控制C≤0.06%，冶炼温度较高，因此，要求用无碳炉衬，能耐高温侵蚀。
所用原材料必须清洁干燥。
对于任何可能引起增碳的操作环节都要严格控制。
必须保证吹氧终点碳≤0.03%。
冶炼应安排在干燥、晴朗天气下进行。
2.2 在不锈钢中加入稀土元素可以有效地改善钢的耐蚀性、铸造流动性和机械性能。
为此，出钢时在钢包中以金属铈或混合稀土的形式加入0.15～0.20%Re。
为了使稀元素脱氧产物易于上浮，出钢温度相应提高20～30℃。
2.3 在空气中浇钢，二次氧化会严重恶化铸件的内在质量。
采用氩气保护浇注是防止二次氧化的有效措施。
即在钢包水口与浇口之间安装吹氩保护罩，浇注前向浇注系统及型腔内通氩气驱除空气，降低保护罩内氧的分压，并在氩气保护下浇注。
3冶炼前的准备3.1 对炉体的要求3.1.1 采用无碳炉衬，在炉龄前期（新打结的炉衬5炉以后），炉体坚实，形状良好的炉况下冶炼。
3.1.2 前一炉冶炼低碳钢，炉内不得残留废钢，尽量出尽炉渣，用镁砂（卤水粘结）仔细补好渣线，千万不得混入沥青。
3.2 原材料3.2.1 石灰：采用新焙烧的优质石灰。
还原期用的石灰一定要经过人工选择，选出烧透的块状石灰，装在料斗内，覆盖薄铁板烘烤，其中不得混入黑色或黄色块状物及碎屑。
3.2.2 Fe-Cr：采用含C≤0.06%的微碳铬铁，准确过磅后逐块用干燥的压缩空气吹干净，装在料斗内用柴油喷枪烘烤。
06Cr13Ni4Mo类钢的热处理
06Cr13Ni4Mo类钢的热处理一、前言06Cr13Ni4Mo类钢属于低碳马氏体不锈钢.是在Cr13型马氏体不锈钢的基础上添加镍、钼元素并降低含碳量（一般不大于0.07%）而发展起来的优良钢种。
目前主要用于核电用泵方面，制造重要的轴、壳体锻件和水轮机叶片、叶轮等铸件。
在铸件制造时会适当加入稀土元素，其目的是净化钢水，降低夹杂物的含量。
典型的钢号有06Cr13Ni4Mo(ZG06Cr13Ni4MoRE),06Cr13Ni6Mo(ZG06Cr13Ni6MoRE)二、 06Cr13Ni4Mo类钢几个典型钢号成分化学成分表（表1）三、材料特性1. 良好的大截面力学性能，直径400mm的轴类（锻件）其表面至中心硬度差不会大于50HB。
2. 奥化后风冷、空冷均可得到马氏体组织。
3. 良好的静动态断裂韧性和可焊性。
4. 良好的水下疲劳性能和抗汽蚀性能。
5. 较高的强度、韧性及塑性。
6. 良好的耐腐蚀性。
四、组织结构因为碳和合金元素的关系，热处理后会形成板条状马氏体，具有位错型亚结构。
亚结构以晶体内密度很高的位错为主，所以板条状马氏体又称位错马氏体。
4-6%的镍元素的加入，促进了奥氏体的稳定性，还减少了由于低碳和钼元素的加入可能引起的增加δ铁素体的作用，降低了钢的相变点。
因为钢的相变点的降低，使钢淬火后在略高于Ac1温度回火会获得保留板条马氏体位向的回火索氏体的基体上分布一定量的诱导奥氏体。
五、临界温度（近似值），℃1. 06Cr13Ni4Mo（表2）六、热处理制度1. 06Cr13Ni4Mo类钢的退火：因为材料有较强的自硬性，退火后即使以缓慢的速度冷却也会有一些贝、马存在。
只有将其加热到AC1或略高于AC1的温度保温（620-660℃），保温时间以1-1.2min/mm计算，保温后空冷或炉冷，硬度可在240-270HB之间，其组织为铁素体和碳化物的混合物，有一定量的诱导奥氏体存在。
对于大截面的铸件，为减少组织成分的不均匀性，可在铸后进行一次扩散退火处理。
不锈钢的力学性能
不锈钢的力学性能 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-不锈钢的力学性能（一）一、强度（抗拉强度、屈服强度）不锈钢的强度由各种因素来确定，但最重要的和最基本的因素是其中添加的不同化学元素，主要是金属元素。
不同类型的不锈钢由于其化学成分的差异，就有不同的强度特性。
（1）马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢与普通合金钢一样具有通过淬火实现硬化的特性，因此可通过选择牌号及热处理条件来得到较大范围的不同的力学性能。
马氏体型不锈钢从大的方面来区分，属于铁—铬—碳系不锈钢.进而可分为马氏体铬系不锈钢和马氏体铬镍系不锈钢。
在马氏体铬系不锈钢中添加铬、碳和钼等元素时强度的变化趋势和在马氏体铬镍系不锈钢中添加镍的强度特性如下所述。
马氏体铬系不锈钢在淬火—回火条件下，增加铬的含量可使铁素体含量增加，因而会降低硬度和抗拉强度。
低碳马氏体铬不锈钢在退火条件下，当铬含量增加时硬度有所提高，而延伸率略有下降。
在铬含量一定的条件下，碳含量的增加使钢在淬火后的硬度也随之增加，而塑性降低。
添加钼的主要目的是提高钢的强度、硬度及二次硬化效果。
在进行低温淬火后，钼的添加效果十分明显。
含量通常少于1%。
在马氏体铬镍系不锈钢中，含一定量的镍可降低钢中的δ铁素体含量，使钢得到最大硬度值。
马氏体型不锈钢的化学成分特征是，在0.1%----1.0%C，12%---27%Cr的不同成分组合基础上添加钼、钨、钒和铌等元素。
由于组织结构为体心立方结构，因而在高温下强度急剧下降。
而在600℃以下，高温强度在各类不锈钢中最高，蠕变强度也最高。
（2）铁素体型不锈钢据研究结果，当铬含量小于25%时铁素体组织会抑制马氏体组织的形成，因而随铬含量的增加其强度下降；高于25%时由于合金的固溶强化作用，强度略有提高。
钼含量的增加可使其更易获得铁素体组织，可促进α’相、σ相和χ相的析出，并经固溶强化后其强度提高。
但同时也提高了缺口敏感性，从而使韧性降低。
马氏体不锈钢的基本介绍与主要性能
马氏体不锈钢的基本介绍与主要性能马氏体不锈钢是指在室温下保持马氏体显微组织的一种铬不锈钢。
通常情况下，马氏体不锈钢比奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢具有更高的强度，可通过热处理进行强化，具有良好的力学性能和高温抗氧化性。
该钢种在大气、水和弱腐蚀介质如加盐水溶液、稀硝酸及某些浓度不高的有机酸，在温度不高的情况下均有良好的腐蚀介质。
但该钢种不耐强酸，如硫酸、盐酸、浓硝酸等的腐蚀，常用于水、蒸汽、油品等弱腐蚀性介质。
由于铬不锈钢可通过热处理强化，因此为了避免强度过高产生脆性，应采用正确的热处理工艺。
基本介绍标准的马氏体不锈钢是：403、410、414、416、416(Se)、420、431、440A、440B和440C 型，这些钢材的耐腐蚀性来自“铬”，其范围是从11.5至18%，铬含量愈高的钢材需碳含量愈高，以确保在热处理期间马氏体的形成，上述三种440型不锈钢很少被考虑做为需要焊接的应用，且440型成份的熔填金属不易取得。
标准马氏体钢材的改良，含有类如镍、钼、钒等的添加元素，主要是用于将标准钢材受限的容许工作温度提升至高于1100K，当添加这些元素时，碳含量也增加，随着碳含量的增加，在焊接物的硬化热影响区中避免龟裂的问题变成更严重。
性能马氏体不锈钢能在退火、硬化和硬化与回火的状态下焊接，无论钢材的原先状态如何，经过焊接后都会在邻近焊道处产生一硬化的马氏体区，热影响区的硬度主要是取决于母材金属的碳含量，当硬度增加时，则韧性减少，且此区域变成较易产生龟裂、预热和控制层间温度，是避免龟裂的最有效方法，为得最佳的性质，需焊后热处理。
马氏体不锈钢是一类可以通过热处理（淬火、回火）对其性能进行调整的不锈钢，通俗地讲，是一类可硬化的不锈钢。
这种特性决定了这类钢必须具备两个基本条件：一是在平衡相图中必须有奥氏体相区存在，在该区域温度范围内进行长时间加热，使碳化物固溶到钢中之后，进行淬火形成马氏体，也就是化学成分必须控制在γ或γ+α相区，二是要使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜，铬含量必须在10.5%以上。
马氏体各力学性能
钢材大全不锈钢：1Cr12标准：GB/T 1220-1992●特性及适用范围：作为汽轮机叶片及高应力部件之良好的不锈耐热钢。
●化学成份：碳 C ：≤0.15硅 Si：≤0.50锰 Mn：≤1.00硫 S ：≤0.030磷 P ：≤0.035铬 Cr：11.50～13.00镍 Ni：允许含有≤0.60●力学性能：抗拉强度σb (MPa)：淬火回火,≥590条件屈服强度σ0.2 (MPa)：淬火回火,≥390伸长率δ5 (％)：淬火回火,≥25断面收缩率ψ (％)：淬火回火,≥55冲击功 Akv (J)：淬火回火,≥118硬度：退火,≤200HB;淬火回火,≥170HB●热处理规范及金相组织：热处理规范：1)退火,800～900℃缓冷或约750℃快冷;2)淬火,959～1000℃油冷;3)回火700～750℃快冷。
金相组织：组织特征为马氏体型。
●交货状态：一般以热处理状态交货，其热处理种类在合同中注明；未注明者，按不热处理状态交货不锈钢：1Cr13标准：GB/T 1220-1992●特性及适用范围：具有良好的耐蚀性、机械加工性，用作一般用途刃具。
●化学成份：碳 C ：≤0.15硅Si：≤1.00锰Mn：≤1.00硫S ：≤0.030磷P ：≤0.035铬Cr：11.50～13.50镍Ni：允许含有≤0.60●力学性能：抗拉强度σb (MPa)：淬火回火,≥540条件屈服强度σ0.2 (MPa)：淬火回火,≥345伸长率δ5 (％)：淬火回火,≥25断面收缩率ψ (％)：淬火回火,≥55冲击功Akv (J)：淬火回火,≥78硬度：退火,≤200HB;淬火回火,≥159HB热处理规范：1)退火,800～900℃缓冷或约750℃快冷; 2)淬火,950～1000℃油冷;3)回火,700～750℃快冷。
金相组织：组织特征为马氏体型。
●交货状态：一般以热处理状态交货，其热处理种类在合同中注明；未注明者，按不热处理状态交货。
低加热速率下ZG06Cr13Ni4Mo低碳马氏体不锈钢回火过程的相变研究
第６期王培等：低加热速率下ｚＧ０６Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍｏ低碳马氏体不锈钢回火过程的相变研究６８３ｖｏＲ鲴ｅｏｆｔｈｅｍｍｌｃｏｕｐｌｅ．ｍＶ田１完全奥氏体化试样的热膨胀曲线（加热速率ｏ．０５＂ｃ／ｓ，冷却速率１００℃／８）Ｆｉｇ．１Ｄｉｌａｔｏｍｅｔｒｉｃｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙａｕｓｔｅｎｉｔｉｚｅｄｓａｍｐｌｅ（ｈｅａｔｉｎｇｒａｔｅｏ．０５℃／８，ｃｏｏｌｉｎｇｒａｔｅ１００℃／ｓ）下降，Ｍ；点上升．另外，实验表明在６００℃及其以下温度，部分奥氏体化处理的试样在随后的冷却过程中不发生马氏体相变，即此温度以下得到的逆变奥氏体在回火冷却过程中稳定存在，能够完整地保留至室温，而在６２０℃及其以上温度奥氏体化得到的逆变奥氏体在随后的冷却过程中重新部分或全部转变成未回火马氏体．２．２ＴＥＭ及ＥＤＸ分析由于逆变奥氏体呈片层状分布在马氏体板条束间隙和原奥氏体晶界处，其尺寸较小，在光学显微镜下难以观察到１３＇５，６Ｊ，所以使用ＪＥＯＬ－２０１０透射电镜（操作电压２００ｋＶ）观察逆变奥氏体分布及形貌，并确定其与基体马氏体的晶体学取向关系．图２ａ示出在６２０℃回火１５ｍｉｎ试样中的逆变奥氏体ＴＥＭ形貌，逆变奥氏体呈长条状分布，长在１０２一１０３ｎｍ范围内，宽约为１００ａｍ，未见高密度位错．图２ｂ示出马氏体基体和逆变奥氏体双相区的选区衍射图，基体马氏体和逆变奥氏体之间具有：（０１１）Ｍ／／（１ｉｉ）Ａ，［１００］Ｍ／／［１ＩＯ］Ａ晶体学取向关系，符合西山（Ｎｉｓｈｉｙａｍａ－Ｗａｓｓｅｒｍａｎｎ）取向关系．使用ＥＤＸ对５处逆变奥氏体及与其邻近的马氏体中Ｎｉ含量进行了测定，如表２所示．ＥＤＸ测量结果显示，马氏体中Ｎｉ含量略低于合金中平均含量（４．４０％），逆变奥氏体中的Ｎｉ含量明显高于材料的平均Ｎｉ含量，证明逆变奥氏体中有奥氏体化元素Ｎｉ富集．回火过程中逆变奥氏体优先在马氏体板条束间隙和原奥氏体晶界处形核长大，因为这些位置存在高密度的缺陷为其形核提供能量，同时这些缺陷在相变时为原子的扩散提供快速通道有利于逆变奥氏体的长大和稳定．实验结果表明逆变奥氏体中富集奥氏体化元素Ｎｉ且不存在高密度位错，逆变奥氏体和马氏体之间的晶体学取向关系只是为降低逆变奥氏体形核时界面能而形成的，不是切变型相变的结果．根据以上分析，及热膨胀曲线奥氏体化过程中斜率变化和Ｍｊ相变点随奥氏体化温度升高而升高的现象，证图２６２０℃‘次回火试佯中逆变奥氏体的ＴＥＭ像及选区电子衍射图Ｆｉｇ．２ＴＥＭｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｒｅｖｅｒｓｅｄａｕｓｔｅｎｉｔｅｉｎ６２０℃ｔｅｍｐｅｒｅｄｓａｍｐｌｅ（ａ）ａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅＥＤＰｐａｔｔｅｒｎｏｆｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｍａｔｒｉｘａｎｄａｕｓｔｅｎｉｔｅ（ｂ）表２ＥＤｘ测量逆变奥氏体和马氏体中的Ｎｉ含量Ｔａｂｌｅ２ＣｏｎｔｅｎｔｓｏｆＮｉｉｎｒｅｖｅｒｓｅｄａｕｓｔｅｎｉｔｅａｎｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＥＤＸｆｏｒｆｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ，％）明低加热速率下回火过程中逆变奥氏体的产生是一个扩散控制过程，而不是无扩散的切变过程．２．３一次回火基于逆变奥氏体的形成是由扩散控制的结论，为考察回火温度对室温逆变奥氏体量的影响，在不同温度进行了保温１５ｍｉｎ的回火实验；用ＸＲＤ对回火后样品中的奥氏体含量（质量分数）进行了测量．ＸＲＤ结果表明正火态ＺＧ０６Ｃ订３Ｎｉ４Ｍｏ的相组成为１００％铁素体相，因此回火处理后样品中的奥氏体相均为回火时逆变所得，而非第６期王培等：低加热速率下ＺＧ０６ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍｏ低碳马氏体不锈钢回火过程的相变研究６８５图４（６４０＋６００）℃两次回火试样中逆变奥氏体ＴＥＭ形貌及选区电了衍射图Ｆｉｇ・４ＴＥＭｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｐｌａｔｅｌｅｔ—ｌｉｋｅ（ａ）ａｎｄｂｌｏｃｋｙ（ｂ）ｒｅｖｅｒｓｅｄａｕｓｔｅｎｉｔｅ，ａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅＥＤＰｐａｔｔｅｒｎｏｆｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｍａｔｒｉｘａｎｄａｕｓｔｅｎｉｔｅ（ｃ）Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｆｉｒｓｔ－ｓｔ朝ｅｔｅｍｐｅｄｎ９．℃图５两次回火后逆变奥氏体含量与其第一次回火温度的关系Ｆｉｇ．５ＶａｒｉａｔｉｏｎｉｎａｍｏｕｎｔｏｆＲＡｏｆｔｗｏ－ｓｔａｇｅｔｅｍｐｅｒｉｎｇｓａｍｐｌｅｗｉｔｈｆｉｒｓｔ－ｓｔａｇｅｔｅｍｐｅｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ最终组织为回火马氏体加逆变奥氏体．３结论（１）ｏ．０５℃／ｓ的加热速率下ＺＧ０６Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍｏ在Ａ—４ｆ之间回火过程中通过扩散相变的形式形成弥散分布于马氏体板条束间和原奥氏体晶界的逆变奥氏体，逆变奥氏体中富集了大量的奥氏体化元素从而使其在回火的冷却过程中稳定存在．（２）逆变奥氏体量随着一次回火温度的升高先升高而后降低，在６２０℃回火能够得到最大量的逆变奥氏体，但是６００℃以上温度回火得到的高温逆变奥氏体在随后的冷却过程中会发生新的马氏体转变，即一次回火时逆变奥氏体在未达到最大量前已经部分失稳．（３）６２０＿—６６０℃一次回火＋６００℃二次回火的两次回火制度可以显著提高逆变奥氏体含量，其主要原因是在该区间进行一次回火时产生弥散分布的未回火马氏体显著增加了二次回火时逆变奥氏体的形核位置．作者衷心感谢中国科学院金属研究所桑夏晗在ＴＥＭ样品制备、实验和分析过程中给予的帮助．参考文献…１ＦｒｉｉｓＷＬ，ＮｏｒｅｎＴＭＩ．ＵＳＰａｔ３３７８３６７，１９６８【２】ＢｉｌｍｅｓＰＤ，ＳｏｌａｒｉＭ，ＬｌｏｒｅｎｔｅＣＬ．ＭａｔｅｒＣｈａｒｉｏｔ，２００１；４６：２８５【３】ＧｅｓｎｏｕｉｎＣ，ＨａｚａｒａｂｅｄｉａｎＡ，ＢｒｕｚｚｏｎｉＰ，Ｏｖｅｊｅｒｏ－ＧａｒｃｌａＪ，ＢｉｌｍｅｓＰ，ＬｌｏｒｅｎｔｅＣ．ＣｏｒｍｓＳｃｉ，２００４；４６：１６３３｛４】４ＢｉｌｍｅｓＰ，ＬｌｏｒｅｎｔｅＣ，ＩｐｉｆｉａＪＰ．ＪＭａｔｅｒＥｎｇＰｅ咖ｒ鸭２０００；９：６０９【５】１ｗａｂｕｃｈｉＹ．ＪＳＭＥＩｎｔ上２００３；４６Ａ：４４１【６】ＧｅｎｇＣＷ．ＰｈｕｓＥｘａｍＴｅｓｔ，１９９２；５９：８（耿承伟．物理测试，１９９２；５９：８）【７】ＬａｒｓｏｎＪＡ，ＦｉｓｈｅｒＲ．ＡＦＳ了ｈ瑚，１９７９；６３：儿３［８】ＨｕｂａｃｋｏｖａＪ，ＣｉｈａｌＶ，ＭａｚａｎｅｃＫ．ＪＭａｔｅｒＴｅｃｈｎｏｌ，１９８４；１５：４１１【９】ＺｈａｎｇＹ．ＡｃｔａＭｅｔａｌｌＳｉｎ，１９８２；１８：３９５（张一．金属学报，１９８２；１８：３９５）【１０】ＫａｐｏｏｒＲ，ＫｕｍａｒＬ，ＢａｔｒａＩＳ．ＭａｔｅｒＳｃｉＥｎｇ，２００３；Ａ３５２：３１８【１１】ＳｅｅｍＤＳ，ＬｅｅＹＤ，ＪｕｎＪＨ，ＣｈｏｉＣＳ．８ｃｒＭａｔｅｒ，２００１；４５：７６７。
热处理对ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢组织与性能的影响_周庆
第37卷第6期2012年6月HEAT TREATMENT OF METALSVol.37No.6June 2012热处理对ZG06Cr13Ni4Mo 不锈钢组织与性能的影响周庆1，2，樊新民1，杨柯2，单以银2（1.南京理工大学材料科学与工程学院，江苏南京210094； 2.中国科学院金属研究所，辽宁沈阳110016）摘要：研究了不同正火温度、回火保温时间和冷却方式对低碳马氏体不锈钢ZG06Cr13Ni4Mo 组织与力学性能的影响。
利用光学金相显微镜（OM ）、扫描电子显微镜（SEM ）、透射电子显微镜（TEM ）、X 射线衍射仪（XRD ）对材料的微观组织和结构进行了研究。
进行了室温拉伸和0ħ冲击试验，并用SEM 观察了断口形貌。
结果表明，正火温度对ZG06Cr13Ni4Mo 不锈钢组织与性能有显著影响。
在γ+δ两相区正火时，会生成高温δ铁素体，并且δ在随后的热处理中不能被消除，即使很少的铁素体（1%），也会极大损害材料的韧性。
采用较快冷却时，材料的韧性较高而强度较低；较长时间的回火保温，材料的强度较低，与较短时间保温下相比韧性没有明显差别。
关键词：ZG06Cr13Ni4Mo 不锈钢；热处理；组织与性能中图分类号：TG161文献标志码：A文章编号：0254-6051（2012）06-0055-05Effects of heat treatment processes on microstructure andmechanical properties of ZG06Cr13Ni4Mo stainless steelZHOU Qing 1，2，FAN Xinmin 1，YANG Ke 2，SHAN Yiyin 2（1.School of Material Science and Engineering ，Nanjing University of Science and Technology ，Nanjing Jiangsu 210094，China ；2.Insititute of Metal Research ，Chinese Academy of Sciences ，Shenyang Liaoning 110016，China ）Abstract ：Effects of different normalizing temperatures ，tempering temperatures and holding times ，cooling rates on microstructure and mechanical properties of low carbon martensite stainless steel ZG06Cr13Ni4Mo was studied．Microstructure and phase composition of the steel were observed by OM ，SEM ，TEM and XRD．Room temperature tensile test and 0ħimpact test were carried out ，and fracture morphology of the steel was characterized by SEM．The results show that the normalizing temperature has a great influence on the low carbon martensite stainless steel．When the normalizing temperature reaches γ+δdual phase region ，δferrite is formed and it ’s hard to be eliminated during the following heat treatment processes．Even very low content of δferrite （about 1%）will do harm to toughness of the steel．Under faster cooling rate ，the steel can obtain higher toughness and lower strength．A longer time tempering induces lower strength ，while the ductility has no significant difference compared to shorter time tempering．Key words ：ZG06Cr13Ni4Mo stainless steel ；heat treatment ；microstructure and mechanical property收稿日期：2011-11-21作者简介：周庆（1988—），男，江苏泰兴人，硕士研究生，主要从事钢铁材料热处理工艺的研究。
锻造Cr13Ni4钢回火工艺与逆变奥氏体及性能的关系研究
２ 实验 结果 与分析
２ １ 正 火 组 织 ．
的 Ｃ ｌＮ ｒ ｉ 氏体不锈钢 的性能更加优 良， ３ ４马 应用 前景更加广阔。另外， 此钢种的一个特点是 ， 逆变 奥氏体的含量对其综合性 能影响很大 ４ Ｉ。本文 』
利用 热膨 胀 仪 、 射 线 衍 射 仪 （ Ｄ） 力 学 性 能 ｘ ＸＲ 、
火时 生成 的逆 变 奥 氏体 在 降 温 过 程 中部 分 失稳 ，
发生 马 氏体相 变 ， ５ ０Ｃ 时 生 成 力 学性 能影 响 ．
以稳 定存 在 。因 此逆 变奥 氏体 稳定 存 在 的温度 应
不高 于 ５ ０ 。 ９℃
一
此钢逆 变奥 氏体含量及 洛 氏硬 度 随一 次 回火 温 度 的变化 趋 势如 图 １所 示 。可 以看 出 ， 随着 一
次 回火 温度 的升 高 ， 中逆 变奥 氏体 的含 量先 升 钢
高后 降低 最后 降至 ０ 与 之相 对应 的是 ， 料 的硬 ； 材
次 回火 ， 回火 温度从 ５ ０Ｃ到 ６ ０ ， 冷 ； 着 ７￣ ９℃ 空 接
篓
一
在 ６ ０Ｃ回火 时 ， 逆 变 奥 氏 体 含 量 在 冷 却 前 比 １￣ 其 冷却 后要 高 得 多 ， 一 现 象 说 明材 料 在 ６ ０ 回 这 １℃
次 回火温 度 ／ ℃
图 ２ 不 同回火工艺对钢 中逆变奥 氏体含 量的影响
Ｆ ｇ ｒ Ｔ ｅ ｉｆ ｅ ｃ ｆｔ ｍｐ ｒｎ ｒｃ ｓ ｉｕ ｅ ２ ｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｌ ｅ ｅ ｇｐ ｏｅ ｓ ｉ ｏ ｈ ｏ ｔ ｎ ｆ ｅ ｅ ｓ ｄ ａ ｓｅ ｉ ｎ ｔ ｓｅ ｔ ｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｖ ｒｅ ｕ ｔ ｎ ｔ ｉ ｅ ｔｄ ｓｅ ｌ ｒ ｅ
化学成分对ZG04Cr13Ni4Mo力学性能的影响研究
化学成分对ZG04Cr13Ni4Mo力学性能的影响研究【摘要】本文研究了化学成分对ZG 04Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢力学性能的影响，通过优化调整各合金元素的百分含量，从而得到良好的综合力学性能和金相组织。
【关键词】Nieq/Creq；力学性能0.前言ZG04Cr13Ni5Mo是目前已知的最合适制作水轮机叶片、上冠、下环等铸件专用的马氏体不锈钢。
随机组容量的不断增大，对水轮机用钢的要求也不断提高。
在没有发现更合适的水轮机转轮应用材料之前，对提高ZG04Cr13Ni5Mo钢的综合力学性能的研究始终没有停止过，其综合力学性能得到不断改善。
本文旨在研究如何通过调整合金元素配比来提高ZG04Cr13Ni5Mo材料的综合力学性能以满足大容量机组的高要求。
1.试验材料试验材料都是采用VOD精炼炉冶炼，然后将钢水浇铸成厚约60mm的钢板备用，共准备了四组材料，四组材料化学成分如下：表1 四组材料化学成分2.试验方法及试验结果分析试验材料浇铸成60×100×250mm试板后，统一编号，然后进行1020℃～1040℃保温1h空冷，630℃保温2h空冷，600℃保温2h炉冷热处理，然后各组钢板分别进行试样机械加工及力学性能试验。
四组材料力学性能对比结果如下：图1不同Nieq/Creq试样的Rm，Rp0.2对照表，可以很明显的看出，Nieq/Creq 为0.409的材料Rm，Rp0.2力学性能较好。
图2不同Nieq/Creq试样的断面收缩率（Z）对照表，可以很明显的看出，Nieq/Creq 为0.409的材料断面收缩率（Z）值高。
图3不同Nieq/Creq试样进行力学性能后的伸长率（A）对照表，可以很明显的看出，不同Nieq/Creq的材料伸长率（A）相差不大，主要集中在19～22之间。
图 4两次回火后的金相组织，回火马氏体与逆变奥氏体组织本文Nieq/Creq计算公式：Nieq=Ni+0.5（Mn）+30（C）+25（N）+0.3（Cu）+（Co）Creq=Cr+2（Si）+1.5（Mo）+5（V）+5.5（Al）+1.75（Nb）+1.5（Ti）+0.5（W）各成分对材料性能的影响分析：C是稳定奥氏体的元素，过高的C容易与Cr形成碳化物降低基体中的Cr 含量，减小抗蚀能力，同时增加了焊接难度，因此建议C≤0.04%，最好能控制在0.03～0.04%范围内。
马氏体不锈钢与低合金钢异质焊接接头的组织与力学性能
马氏体不锈钢与低合金钢异质焊接接头的组织与力学性能摘要：本文通过焊接实验得出马氏体不锈钢与低合金钢异质焊接接头的组织与力学性能。
结果表明，在不同焊接参数下，接头的显微组织、硬度和拉伸性能等有所不同。
同时，结合扫描电镜和金相显微镜的分析，阐述了异质焊接时发生的破损机理和微观组织演变规律。
关键词：马氏体不锈钢；低合金钢；异质焊接；组织；力学性能正文：1. 引言马氏体不锈钢和低合金钢因各自具有独特的物理、化学性质，在制造业中有广泛的应用。
然而，在实际生产中，经常会出现马氏体不锈钢与低合金钢的异质焊接接头的需要。
但是，这种异质焊接接头的组织和力学性能常常受到限制，特别是在一些恶劣的工作环境下容易发生破损。
因此，为了更好地掌握异质焊接时接头的组织和力学性能变化规律，本文进行了一系列的实验和结合显微镜和扫描电镜的分析来对其进行研究。
2. 实验方法本实验使用钢管作为母材，分别选用马氏体不锈钢和低合金钢进行异质焊接实验。
实验中采用手工电弧焊的方法，调整焊接电流和电压等参数。
将焊接得到的接头进行样品切割、制备和定向磨削，测量接头硬度、拉伸性能等物理力学性能指标。
3. 实验结果及分析3.1 显微组织分析实验结果表明，在不同的焊接参数下，马氏体不锈钢和低合金钢的接头组织不同。
在较低的焊接电流和电压下，马氏体不锈钢和低合金钢的接头组织都呈现了较为均匀的晶粒结构。
但是，在较高的焊接电流和电压下，两种材料的接头组织都出现了不规则的晶粒结构，并出现了许多粒状晶。
同时，扫描电镜分析还发现，在高能的电子束作用下，马氏体钢中的碳化物非常明显，低合金钢中的纤维状结构也变得更加清晰。
这表明异质焊接时，焊接参数的不同会对接头的晶体结构和破损机理产生极大的影响。
3.2 硬度和拉伸性能分析硬度和拉伸性能是评估异质焊接接头强度和稳定性的重要指标。
实验中测定了不同焊接参数下的接头硬度和拉伸性能。
结果发现，焊接参数对接头的硬度和拉伸性能有着显著的影响。
δ-Fe对ZG06Gr13Ni4Mo不锈钢韧脆转变温度的影响
δ-Fe对ZG06Gr13Ni4Mo不锈钢韧脆转变温度的影响张锦;张瑞雪;马文进;仇国民【摘要】通过分析影响ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢材料韧脆转变温度的因素,表明δ-Fe是降低此材料的抗低温冲击能力的主要原因.对此材料进行优化,减少δ-Fe含量,使材料具有良好的抗低温冲击能力.随后通过扫描电镜得到低温冲击试样断口形貌,显示此材料在极低的温度下仍保留良好的韧窝状韧性断口形貌,随温度降低,冲击断口会呈从完全韧窝状变成韧窝—解理状,再到完全解理状的变化规律.%After analyzing the factors of ductile-brittle transition temperature ofZG06Crl3Ni4Mo stainless steel, which showed that the main factor was microstructure of material including δ-Fe. Making ZG06Crl3Ni4Mo stainless steel better by reduce the S-Fe content could have good low temperature impact resistance. The appearances by scanning electron microscope showed that the material remained a good dimple fracture toughness in a lower temperatures, and the impact fracture pattern would be from dimple to dimple-cleavage, then to perfect cleavage variation with the temperature lower.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2013(049)003【总页数】5页(P139-143)【关键词】ZG06Cr13Ni4Mo不锈钢;冲击功;脆性断裂面积率;韧脆转变温度;冲击断口电子形貌【作者】张锦;张瑞雪;马文进;仇国民【作者单位】宁夏共享集团有限责任公司检测中心,银川750021【正文语种】中文【中图分类】TG142.1水轮机叶片作为当今制造业质量要求最高、制造难度最大、最具有代表性之一的铸件，其材料为ZG06Gr13Ni4Mo不锈钢，由于叶片工作时承受很大的冲击载荷、重力载荷及疲劳载荷，所以对其质量要求很高，除了常规的化学成分、力学性能检验外，还要进行零度冲击、弯曲试验以及韧脆转变温度的检测。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电渣熔铸ZG06Cr13Ni4Mo低碳马氏体不锈钢力学性能研究冯浩;刘福斌;李花兵;姜周华;董艳伍;陈瑞;宋照伟;耿鑫【摘要】对热处理后的电渣熔铸低碳马氏体不锈钢ZG06Cr13Ni4Mo分别进行拉伸试验、冲击试验和硬度试验,利用金相显微镜(OM)观察热处理后的显微组织,应用扫描电镜(SEM)观察拉伸断口和冲击断口,系统研究了电渣熔铸前后低碳马氏体不锈钢的力学性能.通过与电极的对比表明,电渣熔铸低碳马氏体不锈钢的晶粒更加细小,其力学性能优于自耗电极,并且各向异性程度低.【期刊名称】《材料与冶金学报》【年(卷),期】2013(012)001【总页数】5页(P45-49)【关键词】电渣熔铸;低碳马氏体不锈钢;力学性能【作者】冯浩;刘福斌;李花兵;姜周华;董艳伍;陈瑞;宋照伟;耿鑫【作者单位】东北大学材料与冶金学院,沈阳110819;东北大学材料与冶金学院,沈阳110819;东北大学材料与冶金学院,沈阳110819;东北大学材料与冶金学院,沈阳110819;东北大学材料与冶金学院,沈阳110819;沈阳铸造研究所,沈阳110021;沈阳铸造研究所,沈阳110021;东北大学材料与冶金学院,沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TG113ZG06Cr13Ni4Mo是一种低碳马氏体不锈钢，对应于ASTM标准中的CA6NM不锈钢，因其优异的铸造和焊接性能、良好的强韧性及耐腐蚀性被广泛应用于水轮机组件、阀体、核电站压力容器及海上的钻井平台中［1～3］.该马氏体不锈钢的优异性能源于其特殊的微观组织.经过恰当的正火及回火处理后，其微观组织为回火马氏体和弥散分布在马氏体基体中的片层状逆变奥氏体的两相结构［4～6］.塑性变形时逆变奥氏体能够吸收变形功转变成马氏体，显著改善材料韧性.本文用电渣重熔对钢锭进行二次精炼，获得了高金属纯净度、组织致密、晶粒细小的06Cr13Ni4M电渣铸锭，并对它的力学性能进行了系统研究.实验采用电渣熔铸工艺制备低碳马氏体不锈钢ZG06Cr13Ni4Mo.自耗电极和电渣锭的化学成分如表1所示.对自耗电极和电渣锭采用相同的热处理工艺进行处理，如表2所示.热处理后，分别在自耗电极和电渣锭的横截面和纵截面上切取试样.所有试样经砂纸湿磨后抛光，采用质量分数为10%的草酸溶液进行电解腐蚀.应用金相显微镜(OM)观察显微组织.分别沿电渣锭和自耗电极的轴向和径向切取拉伸棒状试样.在SANS－CMT5105型微机控制电子万能试验机上进行室温拉伸性能测定，拉伸速度为3 mm·min－1，引伸计标距为25 mm.测定所有试样的抗拉强度Rm、规定非比例延伸强度Rp0.2、断后伸长率A和断面收缩率Z.应用扫描电镜(SEM)观察试样断口形貌，研究断裂的微观机理.经过相同热处理后，分别沿电渣锭和自耗电极的轴向和径向切取冲击试样.在JBW－500屏显式冲击试验机上进行冲击试验，测定所有试样的冲击功AKV.应用扫描电镜(SEM)观察试样断口形貌，研究断裂的微观机理.在热处理后的电渣锭和自耗电极上分别切取试样，经砂纸湿磨后抛光，应用布氏硬度计测定试样上3个不同位置的硬度，取平均值作为最终结果.经过热处理后电渣锭与自耗电极的微观组织如图1所示.与自耗电极相比，电渣锭横截面和纵截面的晶粒更加细小.由于电渣熔铸具有良好的凝固条件，因此电渣锭的组织致密均匀，晶粒细小，电渣锭经过热处理后晶粒更加细小.而电极采用砂型铸造，原始晶粒粗大，虽然热处理具有细化晶粒的作用，但其晶粒尺寸仍较大.电渣锭和电极拉伸性能的测定结果如表3所示，从表中可知电渣锭的Rm为810 MPa以上，RP0.2为 575 MPa以上，A为 21.7%以上，Z为67.3%以上.通过与电极的对比可以看出，电渣锭的拉伸性能优于电极，并且各向异性的程度较低.从电渣锭和电极的显微组织(见图1)可以看出，由于电渣熔铸冷却强度大，热处理后电渣锭的晶粒更加细小.由于金属晶粒越细小，晶界的总面积越大，变形晶粒中的位错在晶界处受到的阻力越大，金属的强度越高.细小晶粒内部和晶界附近的应变相差较小，变形较均匀，因应力集中引起开裂的概率也较少，在断裂之前可承受较大的变形量，因此细晶粒电渣锭的塑性较高［7］.同时，由于电渣熔铸顺序结晶和定向凝固的特点，电渣锭的组织更加均匀，因此其各向异性程度低.利用扫描电镜(SEM)观察拉伸断口形貌(图2).从图2中可以看出，电渣锭中韧窝数量多，深度大，因此塑性更好.电渣锭轴向拉伸试样的断口形貌与径向拉伸试样的断口形貌大致相同，因此各向异性程度低.电渣锭和电极的冲击性能如表4所示.从表中可知，电渣锭的冲击功为154 J以上.通过与电极的对比可以看出，电渣锭的冲击韧性更好，各向异性程度更低.从电渣锭和电极的显微组织(图1)可以看出，由于电渣熔铸冷却强度大，热处理后电渣锭的晶粒更加细小.金属晶粒越细小，晶界的总面积越大，变形晶粒中的位错在晶界处受到的阻力越大，金属的强度越高.由于细晶粒金属的裂纹不易产生也不易扩展，因而在断裂过程中吸收了更多的能量，表现出较高的韧性［7］.同时，由于电渣熔铸顺序结晶和定向凝固的特点，电渣锭的组织致密均匀，各向异性程度低.应用扫描电镜(SEM)观察电渣锭与电极的冲击断口形貌如图3所示，从图中可以看出电渣锭断口处的韧窝数量较多，分布均匀，表现出较好的冲击韧性.同时，电渣锭轴向试样的断口形貌与径向试样的断口形貌大致相同，电渣锭各向异性程度低. 应用布氏硬度计测定热处理后电渣锭与电极的硬度如表5所示.从表中可以看出电渣锭的硬度值为278，高于电极的硬度.从电渣锭和电极的显微组织可以看出，由于电渣熔铸冷却强度大，热处理后电渣锭的晶粒更加细小.同时金属晶粒越细小，晶界的总面积越大，变形晶粒中的位错在晶界处受到的阻力越大，宏观表现为金属的硬度值越高.以热处理后的电渣熔铸低碳马氏体不锈钢为研究对象，分别进行拉伸试验、冲击试验和硬度试验，利用金相显微镜(OM)观察热处理后的显微组织，应用扫描电镜(SEM)观察拉伸断口和冲击断口，研究电渣熔铸低碳马氏体不锈钢的力学性能.通过与电极的对比，研究电渣熔铸对力学性能的影响.具体研究结果如下:(1)经过热处理后，电渣熔铸低碳马氏体不锈钢的晶粒更加细小.电渣熔铸具有良好的凝固条件，因此电渣锭的组织致密均匀，晶粒细小，电渣锭经过热处理后晶粒更加细小.而电极采用砂型铸造，原始晶粒粗大，虽然热处理具有细化晶粒的作用，但其晶粒尺寸仍较大.(2)电渣熔铸低碳马氏体不锈钢的Rm为810 MPa以上，RP0.2为 575 MPa以上，A为21.7%以上，Z为67.3%以上.电渣锭的拉伸性能明显优于电极，并且各向异性的程度低.由于电渣熔铸冷却强度大，热处理后电渣锭的晶粒更加细小，塑性更高.同时，由于电渣熔铸顺序结晶和定向凝固的特点，电渣锭的组织更加均匀，因此其各向异性程度低.(3)电渣熔铸低碳马氏体不锈钢的冲击功在154 J以上，冲击韧性优于电极，各向异性程度更低.由于电渣熔铸冷却强度大，热处理后电渣锭的晶粒更加细小，韧性更好.同时，由于电渣熔铸顺序结晶和定向凝固的特点，电渣锭的组织致密均匀，各向异性程度低.(4)电渣熔铸低碳马氏体不锈钢的布氏硬度为278，高于电极的硬度.由于电渣熔铸冷却强度大，热处理后电渣锭的晶粒更加细小，宏观表现为电渣锭的硬度值更高. 【相关文献】［1］孙霞，刘春明.铸造低碳马氏体不锈钢的现状与发展趋势［J］.铸造，2007，56(1):1－5. (Sun Xia，Liu Chun－ming.Status and tendencyof development for cast low carbon martensitic stainless steel［J］.Foundry，2007，56(1－5).)［2］Bilmes P D，Solari M，Llorente C L.Characteristics and effects of austenite resulting from tempering of 13CrNiMo martensitic steel weld metals［J］.Mater Charanct，2001，48: 285－290.［3］Gesnouin C，Hazarabedian A，Bruzzoni P，et al.Effect of post－weld heattreatmenton the microstructure and hydrogen permeation of 13CrNiMo steels ［J］.Corros Sci，2004，46:1633－1641.［4］娄延春，张仲秋，熊云龙.大型纯净超低碳马氏体不锈钢铸件先进制造技术［J］.铸造，2010，59(11):1148－1154.(Lou Yan－chun，Zhang Zhong－qiu，Xiong Yun－long.Advanced manufacturing technologies of large martensitic stainless steel castingswith ultra low carbon and high cleanliness［J］.Foundry，2010，59(11):1148－1154.)［5］贾淑芹，王大威，刘洪超，等.电渣熔铸模拟三峡真机导叶组织性能研究及应用［J］.铸造，2005，54(9):852－855.(Jia Shu－qin，Wang Da－wei，Liu Hong－chao et al.Microstructure and propertiesofESRC wicketgate of simulating hydraulic turbine for three gorges power station and its application［J］.Foundry，2005，54(9):852－855.)［6］陈瑞，李旭东，郝学卓，等.电渣熔铸三峡电站水轮机导叶［J］.铸造，2004，53(7):500－502.(Chen Rui，Li Xu－dong，Hao Xue－zhuo，et al.ESRC guide vanes of hydraulic turbine for three gorges power station［J］.Foundry，2004，53(7):500－502.)［7］崔忠圻，覃耀春.金属学与热处理［M］.北京:机械工业出版社，2008:249－250.(Cui Zhong－qi，Tan Yao－chun.Metallography and heat treatment［M］.Beijing:Machinery Industry Press，2008: 249－250.)。