奥氏体耐热钢的组织性能研究

2019年第6期宝钢技术51

奥氏体耐热钢的组织性能研究

袁龙1，毕洪运2，黄俊霞2

(1.宁波宝新不锈钢有限公司，浙江宁波315807；2.宝山钢铁股份有限公司，上海201999)

摘要：研究了耐热钢1.4828和1.4835在冷轧过程中的组织性能演化和950〜1000X、10h时效后的组织性能稳定性。结果表明，两个钢种在压下量达70%时发生明显的加工硬化，但均没有形变马氏体生成。在950-1000X时效时，1.4835有碳化物和氮化物在晶界析出，强度与未时效的相当；而1.4828在975X以下有碳化物析出，更高温度时表现出晶粒的长大和强度的降低。

关键词：耐热钢；冷轧；时效；强度；析出物

中图分类号:TG142.73文献标志码：B文章编号：1008-0716(2019)06-0051-05

doi：10.3969/j.issn.1008-0716.2019.06.010

Sthdy of and properties on austenitic heat resistant steel

YUAN L o)1"BA Honnyan1and HUANG Junxia1

(1.Ningbo Baoxin Stainless Steel Co・，Lth.,Ningbo315807,Zhejiang,China；

2.Baoshan Iron&Steel Co.,Lth.,Shanghai201999,China)

Abstract:The mechanical propeOies and micostoctuo evolution of1.4828and1.4835heat eescseaneseeeeweeecneesecgaeed duecngooed eo e cng.Pn addcecon,eheseabceceyoomeohancoaepeopeeeces and mcoeoseeuoeueewasseudced aeeempeeaeuee950-1000X ooe10h agcng.Theeesueesshowehae significant work-hardening occurred at coll reduction of70%and no defoonation induced martensite waseeansooemed.Theoaebcdeand nceecdeweeepeeocpceaeed ooegeade1.4835duecng950-1000X agcng.Themeohancoaepeopeeecesaoeeeagcngweeeoeoseeoeheoneaeeoom eempeeaeuee.Theeewas oaebcdepeeocpceaecon ooegeade1.4828beeow975X.Thegeacn geowseapcdeyand eheseeengeh hasa secghedeoeeaseaboee975X.

Key wordt：heaeeescseaneseeee；ooed eo e cng；agcng；seeengeh；peeocpceaecon

奥氏体耐热钢1-4835和1.4828含有较高的合金元素，具有良好的抗高温氧化性，可长期服役于高温环

北斗接收机境。随着排放标准的日益苛刻，与汽车发动机直接相连的歧管也逐渐采用奥氏体耐热钢1.4835或1.4828，以适应更高的尾气排放温度。目前，对于奥氏体耐热钢研究的文献主要集中于高温抗氧化性和服役失效等方面[1'6]，还未见1.4835和1.4828耐热钢在冷轧过程中的组织性

袁龙工程师1981年生2016年毕业于浙江工业大学现从事不锈钢产品和工艺研究电话0574-********

E-mail yuanlong@baosteel 能演化等方面的文章。本文主要研究冷轧工艺对奥氏体耐热钢1-4835和1.4828组织性能的影响以及高温长时间时效后的组织性能稳定性，有助于耐热钢的生产和合理使用'

1试验材料与方法

本研究所用奥氏体耐热钢1.4835和1.4828的化学成分如表1所示。冷轧所用的固溶态样板来自工业性生产的成品，冷轧在实验室的四辊冷轧机上进行，压下量为10%-70%0拉伸试样用线切割加工,；0=5.6槡0(；0是标距,s°是横截面积)'拉伸试验在MTS拉伸设备进行，拉伸速率

52宝钢技术2019年第6期

为0.002 s'1。高温时效热处理在箱式电阻炉里进行，加热温度为950、975和1 000 X ，保温

10 h o

镶嵌好的金相试样依次用400_、800#、1 200_

的水砂纸磨平，然后用颗粒直径为3 ^m 和

0.5 !11的氧化铝抛光剂在机械抛光机上抛光，经 10%的草酸溶液电解腐蚀样品表面，再用无水乙

醇清洗试样表面，吹干。金相观察在OLYMPUS-

GX71倒置式系统金相显微镜上进行，析出物在 Quanta-400扫描电镜上观察。

表1试验用钢的化学成分

Table 1

Chemical compositions of experimental steel %

钢种!C

!S-!Mn

!Cr

!Ce

1.4828

0.058

手动胶

1.590 1.230

19.99011.5100.070

1.4835

0.080 1.750

0.62020.910

11.260

0. 160

0.070加雷沙星

热力学计算软件Thermo-Falc 用来估算高温条件下的析出相，如)相和M 23C 6o

2试验结果与分析

2.1冷轧压下量对耐热钢组织性能的影响

耐热钢1.4835和1.4828经不同冷轧压下量

后的组织如图1所示。在冷轧压下量10%时，两个钢种的组织都是典型的固溶态退火孪晶组织。

1.4835因含有一定量的稀土和较高的氮含量，晶

粒较1.4828明显细小。根据文献［7］，因为稀土的加入生成的稀土夹杂物可能成为初生奥氏体非

自发形核的核心，使奥氏体形核的核心增多，增加了奥氏体形核率，从而细化了晶粒。由于稀土的

分布不均匀，部分不含稀土的地方可见粗大的奥

氏体晶粒，如图1 (t 中箭头所示。经60%压下

量的冷轧后，晶粒被拉长，晶粒内出现大量的变形

线。两个钢种的奥氏体组织具有较高的稳定性, 室温冷轧时即使经历60%的冷轧变形量也没有

产生形变马氏体。通过Feitscopc 铁素体仪测量

1.4835和1.4828耐热钢60%冷轧后的磁性相含

量分别为0. 15%和0.16%，也进一步证明了没有

产生具有磁性的形变马氏体。

(a) 1.4828, 10%压下量 (b) 1.4828, 60%压下量

图1 两个钢种不同状态下的金相组织

Fig. 1

Metalloyraphic structure of two steels in diNemnt

states

袁龙等奥氏体耐热钢的组织性能研究53

根据化学成分对奥氏体不锈钢在冷变形条件

下转变成马氏体的经验公式(1 %计算L 4828和

1.4835耐热钢的<d30分别为-54 X 和-112 X ,

即在30%冷变形条件下生产50%形变马氏体的温度均在零下，即在常温变形条件下不会发生马氏体的转变，奥氏体组织稳定。

<d30 - 413 - 9- 5!Ni ° 13- 7!Cr ° 8- 1 !Mn -9. 2w Si - 18. 5!Mo - 462 (w C + % (1 %图2为冷轧压下量对1.4835和1.4828耐热

钢性能的影响。随着压下量从0增加到70%, 1.4835耐热钢的屈服强度从393 MPa 增加到 1 291 MPa ，抗拉强度从709MPa 增加到1 416 MPa , 延伸率由54%下降到4.5%； 1.4828耐热钢的屈

服强度从274 MPa 增加到1 216 MPa ，抗拉强度从 623 MPa 增加到1 350 MPa ，延伸率由64%下降到硬件加速器

5.3%。1.4835因为细晶强化作用和较高的氮含

量，无论是固溶态还是冷轧态下，1.4835强度均较1.4828高，主要是由于1.4835比1.4828含有更高的N 。根据Speidel 8-⑴对含氮量0. 1%〜

1.4%高氮奥氏体不锈钢的晶界强化效果的研究

结果，氮含量与晶界强化系数的关系如式(2)、

(3 %:

1y - 18 + 4w N

(2 %

>0.2 - >0 +14( " %

( 3 %

式中：1为晶界强化指数;W n 为氮含量;>0.2为屈服强度；>0为移动单个位错所需克服的点阵摩擦

力;4为晶粒平均直径。因此,N 不仅可以通过固溶强化提高强度，也可以通过晶界强化机制提高

材料的强度

1.4835屈服强度 -•— 1.4835抗拉强度 ▲ 1.4828屈服强度T- 1.4828抗拉强度

图2 冷轧压下量对两个钢种性能的影响

Fig. 2 Effect of cold oiling reduction on properties

of too steel grades

2.2高温时效对耐热钢组织性能稳定性的影响

耐热钢 1. 4835 和 1. 4828 经 950、975 和 1 000 X 保温10 h 后的组织如图3所示。从图3

可以看出：950和975 X 时效后,1.4828晶界和晶

内均有碳化物析出，1.4835不仅在晶界有碳化物

析出，而且还有CoN 析出；1 000 X 时效后,

1.4828没有碳化物析出，晶粒粗大，而1.4835在

晶界仍有碳化物和CoN 析出，没有晶粒长大。这可能是晶界的析出物阻止了晶粒长大。

(d) 1.4835； 950 °C (e) 1.4835； 975 °C (f ) 1.4835； 1 000 °C

图3 高温长时间时效后的组织

Fig. 3 Microstructure after high temperature and long

aaing

54宝钢技术2019年第6期

根据Thermo-Fate计算的耐热钢1.4828和1.4835的平衡态热力学相图如图4所示。可以看出，平衡条件下1.4828的碳化物和CoN析出温度分别为975和870X，而1.4835的碳化物和CoN析出温度均为1009X。因此，1.4828只有在950和975X时有碳化物析出，而1.4835在3个温度条件下均有碳化物和CoN析出，析出物阻止了晶粒长大。

图4耐热钢热力学相图

Fig.4Thermodynamic phase diaaram of he it resistant steel

表2为两钢种高温时效后的性能。1.4828经1000X时效后的屈服强度较室温降低了18%,1.4835经3个温度时效后的性能基本没有变化。这主要是由于1.4835在长时间时效过程中的析出物抑制了晶粒长大，而1.4828在1000X 时效时没有析出物，晶粒长大，强度降低。

表2两个钢种高温时效后的性能

Table2PropeOies of too steel species aLer high temperature aaing

温度/X

1.4828 1.4835

>p0.2/M p a>m/MPa?/%>p0.2/M p a>m/MPa?/%

室温3166716136670059 9503056695234969653 9752986615535069653 10002606207436069556

3结论

(1%耐热钢1.4828和1.4835在冷轧过程中发生明显的加工硬化，随着压下量的增加，退火孪晶组织被拉长，但不发生形变马氏体的转变。

(2%在950〜1000X温度区间时效时, 1.4835具有比1.4828更好的组织性能稳定性，主要是前者析出的碳化物和氮化物阻止了晶粒的长大。

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(收稿日期:2019-06-11)

蜂窝煤采暖炉一种干熄焦煤气烘炉燃烧器移动小车

一种轴销摆动式自动纠偏托辊支架

专利号：ZL201821776860.4

专利权人：宝山钢铁股份有限公司

设计人：王海波王嘉滨俞壮理

缪伟良张立福甘继业

俞樟勇

一种轴销摆动式自动纠偏托辊支架，包括：两固定座，分别跨设于两根固定导轨上，两固定座之间的固定导轨上设固定凹槽；底座，设置于两固定座之间，并与固定座平行，底座上端面沿长度方向竖直设置若干支撑杆及活动连接于支撑杆上部的若干托辊；底座底面中央凸设一固定块，该固定块设通孔，通孔轴线与底座轴线垂直；一销轴，穿设于底座底面中央的固定块通孔，销轴的两端分别通过连接块固定于两固定座底面的中央；两弹簧，分设于托辊支架底座底面的两端侧，弹簧一端连接于托辊支架底座底面，另一端固定于固定导轨上的固定凹槽内底部。本实用新型通过自动纠偏，减少人力上的手动调偏，从而更大程度地解决胶带输送机的跑偏问题。

专利号：ZL201821777435.7

专利权人：宝山钢铁股份有限公司

设计人：丁立卫福全刘杰

马寅元何志雄

一种干熄焦煤气烘炉燃烧器移动小车，包括：车体，顶部框架两侧为两根工字钢，两工字钢间安装若干滚筒；滑动框架，滑设于滚筒上；滑动框架两侧为槽钢，槽钢凹槽内安装若干滚轮，凹型滚轮凹面嵌入顶部框架的工字钢上翼缘边部；滑动框架驱动机构包括：两只转向轮，分别设置于车体框架上部前后；手摇转动装置，设于车体框架内前部，其包括卷筒及手摇杆；第一钢丝绳，其一端连接滑动框架前端，并绕过安装在车体框架前部的转向轮，导入安装在车体框架内前部的手摇转动装置卷筒；第二钢丝绳，一端连接滑动框架后端，绕过车体框架后部的转向轮，导入手摇转动装置卷筒。本实用新型方便干熄炉烘炉时烘炉燃烧器平稳进入干熄炉烘炉孔进行烘炉。

（宝山钢铁股份有限公司规划与科技部供稿

）

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