SNCrW钢晶粒度及碳化物的控制研究方静贤(宝山钢铁股份有限公司特殊钢分公司,上海200940)摘要:SNCrW钢属奥氏体耐热钢,固溶态的奥氏体晶粒度和碳化物的分布是影响其力学性能的主要因素。对该钢进行了热处理和热变形加工试验。结果表明,采用分段加热锻造,即钢锭或钢坯先高温加热,然后再于1150～900℃加热锻造,能有效控制该钢的奥氏体晶粒度和碳化物分布形态。关键词:SNCrW钢;奥氏体晶粒度;碳化物;均匀化处理中图分类号:TG142.73文献标识码:A文章编号:100821690(2009)03200582004StudyonControllingAusteniticGrainSizeandCarbideinSNCrWSteelFANGJing2xian(SpecialSteelBranch,BaoshanIron&SteelCo.,Ltd.,Shanghai200940)Abstract:SNCrWsteelbelongtoanausteniticheat2resistantsteelandtheausteniticgrainsizeandthecarbidedis2tributioninSNCrWsteelundersolution2treatedconditionareessentialfactorsaffectingitsmechanicalproperties.Heattreatingandheatdeformationworkingwereinvestigatedforthissteel.Theresultsindicatethataforgingprocesswithsteppedheating,thatis,ingotorbilletisfirstlyheatedatahighertemperatureandthenheatedandSNCrW(3Cr20Ni10W2)钢是制造船用大功率柴油机排气阀杆的专用耐热奥氏体不锈钢。与4Cr14Ni14W2Mo钢相比,提高了Cr含量,降低了C、Ni含量,高温强度相当,但耐腐蚀性能大大提高,是重负荷柴油机排气阀杆的理想材料。众所周知,船舶由于受到风浪的冲击而产生较大的颠簸,造成排气阀在整台柴油机往复倾斜的动态下工作;又由于排气阀在燃油、压缩空气的爆炸区环境下工作,所以排气阀直接受到爆炸所引起的高温(≥540℃)、高压冲击及交变负荷的作用;同时由于部分燃油、空气在高温、高压条件下分解产生化学腐蚀性较强的硫和矾等有害物质,因此排气阀必需在化学腐蚀性较强的条件下工作。综上所述,由于排气阀的服役条件比较恶劣,所以对排气阀的材料要求苛刻特殊,即不但应具有足够的强度、韧性和表量、颗粒度及分布形态是影响该钢性能的主要因素。针对SNCrW钢的质量问题,拟通过调整热变形加工工艺以提高SNCrW钢组织的均匀性。1SNCrW钢的质量问题1.1生产流程SNCrW钢<200mm锻棒生产流程为:原材料准备→电弧炉+AOD+LF冶炼,浇注<422mm电极→电渣重熔→锻造→固溶→检测。1.2低倍组织在<200mmSNCrW锻棒上切取20mm的低倍试片,浸入70℃盐酸溶液中,其低倍组织形貌如图1,发现靠近中心区域分布着不均匀的白亮斑。1.3显微组织在低倍片的白亮区域及正常区域各取一片高倍试样进行分析。试样经FeCl3溶液腐蚀,其组织收稿日期:2008211219作者简介:方静贤(19712),女,工程师,上海人,1994年毕业于上海大学,主要从事不锈钢的生产与研究工作。联系电话:021226032821E2mail:fangjingxian@baosteel.com·58·《热处理》2009年第24卷第3期区奥氏体晶粒细小,反之晶粒较大。采用能谱仪对碳化物质点进行成分分析,结果见图5。可见,白亮斑是由约60%Cr、20%Fe、15%W和5%Ni组成的M23C6碳化物聚集形成的。图1SNCrW钢的低倍组织Fig.1MacrographofSNCrWsteel粒,白亮区域的组织为晶面上分布着密集的碳化物颗粒,并掩盖了奥氏体晶粒。同时,X射线衍射分析结果显示,固溶态的SNCrW钢锻棒组织为奥氏体+M23C6型碳化物,由此可确定,该碳化物为M23C6型碳化物。图4SNCrW钢白亮区扫描电镜图Fig.4SEMmicrographofwhitezoneinSNCrWsteel图5SNCrW钢碳化物质点能谱图Fig.5EDSofcarbidesinSNCrWsteel2解决方案通过对SNCrW钢白亮斑的分析,可以认定白亮斑的产生与制造过程中的冶炼、锻造、热处理工艺密切相关。为此进行了热处理工艺和热变形加工工艺试验,重点从热变形加工、热处理两方面来探讨该钢的晶粒度及碳化物的控制。图2图1中正常区域的显微组织Fig.2MicrostructureofnormalzoneshowninFig.13试验结果3.1热处理在白亮区域选取20mm×20mm×10mm的金相试样,在箱式电炉中于900～1200℃进行固溶处理后,用光学显微镜观测奥氏体晶粒度及碳化物析出相。发现当固溶温度≥1100℃,亮斑开始溶解,但晶粒有长大倾向;当固溶温度达1200℃,碳化物基本溶人奥氏体中,形成单一的过饱和奥氏体组织,晶粒度1级左右。3.2热变形加工图3图1...