23_8N奧氏體耐熱鋼熱處理工藝研究

2009-07-01 鄭志飛上海柴油機(jī)股份有限公司

隨著渦輪增壓技術(shù)的廣泛應(yīng)用,傳統(tǒng)的氣門材料(如21_4N ) 已不能滿足柴油機(jī)氣門的使用要求。23_8N奧氏體耐熱鋼具有良好的高溫疲勞強度和耐燃?xì)飧g的性能,是用作渦輪增壓強化的大中型柴油機(jī)氣門的新材料。實踐證明,它不僅提高了氣門的使用功能,又保持了鐵基奧氏體氣門鋼的低成本,還改善了氣門制造工藝過程中的材料敏感性問題。

23_8N奧氏體耐熱鋼在不同熱處理狀態(tài)下,晶內(nèi)彌散碳化物的析出狀態(tài)及數(shù)量有很大差別,國內(nèi)外行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中所推薦的熱處理工藝,與實際生產(chǎn)中所采用的熱處理工藝亦存在很大的差異,而有關(guān)熱處理對23_8N奧氏體耐熱鋼碳化物析出的影響方面的研究較少見諸報道。同時脆性相的析出會直接影響耐熱鋼的力學(xué)性能,降低耐熱鋼的耐蝕性。本文就該鋼經(jīng)不同工藝熱處理后的顯微組織及硬度進(jìn)行了研究。

1、試樣制備與試驗方法

試驗用23_8N奧氏體耐熱鋼的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為: 0.34C, 0.67Si, 2.62Mn, 7.12Ni, 22.33Cr, 0.28N。一組試樣先在1130 ℃加熱30 min水冷,隨后分別在750 ℃和800 ℃時效處理不同時間后空冷;另一組試樣先在1170 ℃加熱30 min水冷后,分別在750 ℃和800℃時效處理不同時間后空冷。750 ℃和800 ℃時效處理時,保溫時間均為10 h和16 h。所有熱處理均在箱式電阻爐中進(jìn)行。

將經(jīng)過不同工藝熱處理的試樣用砂紙研磨,并在拋光機(jī)上拋光后用硫酸銅鹽酸水溶液(4 g CuSO4 ·5H2O +20 ml HCl +20ml H2O)侵蝕,在NEOPHOT 30型光學(xué)顯微鏡上觀察和分析顯微組織。用69_1型布洛維光學(xué)硬度計進(jìn)行洛氏硬度測試(金剛石圓錐壓頭,載荷1471 N) ,測試多點后取平均值。

2、試驗結(jié)果與討論

2.1、固溶加熱及時效溫度對23_8N鋼硬度的影響

由圖1可見,經(jīng)不同工藝時效處理后, 23_8N鋼經(jīng)1170 ℃加熱30 min水冷的試樣的硬度均低于經(jīng)1130 ℃加熱30 min水冷的試樣的硬度。除經(jīng)800℃ + 10 h時效處理的試樣外,分別經(jīng)1130 ℃加熱30 min水冷和經(jīng)1170 ℃加熱30 min水冷的兩組試樣,經(jīng)相同工藝時效后的硬度差均與固溶后未時效的試樣的硬度差較為接近。經(jīng)時效處理后,由于晶內(nèi)彌散碳化物的析出,試樣的硬度均有不同程度的提高。