23_8N奥氏体耐热钢热处理工艺研究

2009-07-01 郑志飞上海柴油机股份有限公司

随着涡轮增压技术的广泛应用,传统的气门材料(如21_4N ) 已不能满足柴油机气门的使用要求。23_8N奥氏体耐热钢具有良好的高温疲劳强度和耐燃气腐蚀的性能,是用作涡轮增压强化的大中型柴油机气门的新材料。实践证明,它不仅提高了气门的使用功能,又保持了铁基奥氏体气门钢的低成本,还改善了气门制造工艺过程中的材料敏感性问题。

23_8N奥氏体耐热钢在不同热处理状态下,晶内弥散碳化物的析出状态及数量有很大差别,国内外行业标准及企业标准中所推荐的热处理工艺,与实际生产中所采用的热处理工艺亦存在很大的差异,而有关热处理对23_8N奥氏体耐热钢碳化物析出的影响方面的研究较少见诸报道。同时脆性相的析出会直接影响耐热钢的力学性能,降低耐热钢的耐蚀性。本文就该钢经不同工艺热处理后的显微组织及硬度进行了研究。

1、试样制备与试验方法

试验用23_8N奥氏体耐热钢的成分(质量分数,%)为: 0.34C, 0.67Si, 2.62Mn, 7.12Ni, 22.33Cr, 0.28N。一组试样先在1130 ℃加热30 min水冷,随后分别在750 ℃和800 ℃时效处理不同时间后空冷;另一组试样先在1170 ℃加热30 min水冷后,分别在750 ℃和800℃时效处理不同时间后空冷。750 ℃和800 ℃时效处理时,保温时间均为10 h和16 h。所有热处理均在箱式电阻炉中进行。

将经过不同工艺热处理的试样用砂纸研磨,并在抛光机上抛光后用硫酸铜盐酸水溶液(4 g CuSO4 ·5H2O +20 ml HCl +20ml H2O)侵蚀,在NEOPHOT 30型光学显微镜上观察和分析显微组织。用69_1型布洛维光学硬度计进行洛氏硬度测试(金刚石圆锥压头,载荷1471 N) ,测试多点后取平均值。

2、试验结果与讨论

2.1、固溶加热及时效温度对23_8N钢硬度的影响

由图1可见,经不同工艺时效处理后, 23_8N钢经1170 ℃加热30 min水冷的试样的硬度均低于经1130 ℃加热30 min水冷的试样的硬度。除经800℃ + 10 h时效处理的试样外,分别经1130 ℃加热30 min水冷和经1170 ℃加热30 min水冷的两组试样,经相同工艺时效后的硬度差均与固溶后未时效的试样的硬度差较为接近。经时效处理后,由于晶内弥散碳化物的析出,试样的硬度均有不同程度的提高。