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马氏体—碳化物钢

2008-08-02 00:00 · 来源:网络

Fe-C合金的并析点的含碳为0.83%,在不锈钢中由于铬使S点左移,含12%铬和大于0.4%碳的钢(图11-3),以及含18%铬和大于0.3%碳的钢(图卜)3)均属于过共析钢。这类钢在正常淬火温度加热,次生碳化物不能完全溶于奥氏体,因此淬火后的组织为马氏体和碳化物组成。

属于这一类的不锈钢牌号不多,却是一些含碳比较高的不锈钢,如4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV、9Crl7MoVCo钢等,含碳量偏上限的3Crl3钢在较低的温度下淬火,也可能出现这样的组织。由于含碳量高,上述9Cr18等三个钢号中虽含有较多的铬,但其耐腐蚀性能仅与含12~14%锗的不锈钢相当。这类钢的主要用途是要求高硬及耐磨的零件,如切削工具、轴承、弹簧及医疗器械等。

马氏体钢具有代表性的钢种是Crl3型钢,主要生产的钢号有1Crl3(410),2Crl3(420J1)和3Crl3(420J2)。这类钢由于合金成分少(主要是Cr),含碳量也比较高,冶炼的难度相对来说比较小,既可以用精炼炉冶炼,也可以用电炉冶炼。但是,高碳铬不锈钢是对裂纹敏感的钢种,连铸较困难,在三大类不锈钢中,它是最晚实行连铸的钢类。这类钢中的基础钢种1Crl3(410)是这类钢中最难炼的,其主要问题是如何适当地控制C,Cr,S等化学成分,特别是C和S是对热加工性能有重大影响的元素。

从金相组织划分,1Crl3钢属于半马氏体钢,在常温下是铁素体和马氏体的混合组织。在高温下(热加工温度)也存在α相和γ相组织。热加工时由于两相的变形率不同,造成应力集中,导致铁素体相晶界断裂。因此,这种钢的钢锭开坯时,很容易发生龟裂或角裂,用连铸坯热轧时也容易出现边裂。据资料介绍,两相中铁素体(α相)量在10%~30%的范围内最容易轧裂。而影响两相比例的主要是C、Cr等化学成分。有人认为,含碳量在0.08%~0.12%之间轧裂的敏感性最大。为保证热加工性能,冶炼这种钢时必须对碳、铬含量严格地内控。标准要求这种钢的含碳量为≤0.15%,但是,根据经验,用电炉冶炼、浇铸成5.5t的大钢锭,若钢中含碳量≤0.11%(特别是在Cr量高时),初轧开坯时往往轧裂。为此,把冶炼含碳量控制在0.12%~0.15%之间,目标成分定为0.13%。然而,这么窄的控制范围不仅给炼钢操作带来困难,而且因为含碳量偏高也影响了冷轧成品的加工成形性,这是这种钢冶炼工艺上的一个难题。

目前国外的厂家大多采用AOD、VOD或转炉复吹法冶炼这种钢,含碳量都控制在0.07%以下(实际上是冶炼0Crl3),而且基本上又都是采用连铸,所以问题不太突出。

除了含碳量外,硫对产品质量的影响也是不可忽视的。硫高时不仅影响使用性能(如餐具钢的耐盐雾腐蚀性),而且还容易使钢锭上产生横向裂纹,开坯时造成“裂口”而导致废品。在我们的实际生产中这种情况屡有发生.为此,钢的含硫量要求控制在0.013%以下。对2Crl3,3Crl3等高碳马氏体钢来说.工艺操作上的主矛盾是在浇铸和锭坯的冷却制度上。模铸时,由于钢锭的导热性较差,如温度降到300℃以下再装入均热炉就很容易出现炸裂或穿孔,故这种钢的大钢锭一般都要求热送,保证在300℃以上装炉。在连铸时,铸坯表面易产生凹坑缺陷。板坯冷却中易产生相变裂纹,所以连铸很困难。近年来随着技术的提高,改进了保护渣和冷却制度,这些问题已基本得到解决。不过,目前国内还缺乏这方面的实际生产经验。

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