一种高氮钢的高温力学性能和组织演变规律

6Cr21Mn10MoVNbN合金是重型发动机用高氮钢。采用Gleeblel 500热模拟、金相分析、扫描电镜、XRD和理论分析相结合的方法研究了该合金的高温变形特性。微观结构分析表明,变形温度和应变速率对该合金微观组织的演变有很大的影响。合金在850,950,1050℃经历相同的变形量后,合金晶粒尺寸相差不大。但当温度升至1150℃,变形后合金晶粒尺寸迅速增大,此类变化主要是由于温度升高使

第 3卷第 5期 1 20 0 8年 1 0月

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J u n l fW u a ie st f S in e a d T c n lg o r a h n Un v r i o ce c n e h o o y o y

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一

种高氮钢的高温力学性能和组织演变规律朱远志，朱晶

(汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，北武汉，3 0 1武湖 408)

摘要：Cr 1 1 Mo 6 2 Mn O VNb N合金是重型发动机用高氮钢。采用 Gle ll5 0热模拟、相分析、描电镜、 e be 0金扫

XR D和理论分析相结合的方法研究了该合金的高温变形特性。微观结构分析表明，变形温度和应变速率对

该合金微观组织的演变有很大的影响。合金在 80 9 0 1 5 5,5, 0 0 C经历相同的变形量后，金晶粒尺寸相差不 合大。但当温度升至 1 5 0℃, 1变形后合金晶粒尺寸迅速增大，类变化主要是由于温度升高使合金中铬的碳此化物快速溶解和转化所致。 关键词：Cr 1 6 2 Mnl Mo 0 VNb高氮钢；学性能；温变形；观组织 N力高微

中图分类号： G1 2 3 T 3 . 3

文献标志码： A

文章编号： 6 43 4 ( 0 8 0— 5 20 1 7—6 4 20 )50 5—5

6 r1 1 Mo C 2 Mn 0 VNb合金 (称 6 r1是 N简 C2)

压缩时试样两端均匀涂敷石墨和机油混合润滑剂

德国率先开发的重型发动机用奥氏体不锈钢，该钢种由于具有比其他高铬、不锈钢更低的生产镍成本，受到气门生产厂家的广泛关注。但而 6 r 1金变形较困难，温塑性较差，加工成 C2合高热型工艺不易掌握，易产生热裂纹。国外对容 6 r1 C 2合金公开报道很少，内仅对 6 r 1合金国 C2的性能进行了相关研究，温度对合金微观组织如

以减少摩擦，形过程全部由计算机控制并自动变采集有关数据。

2结果与讨论2 1合金在不同条件下的压缩真应力一 .真应变关系曲线

合金流变应力随应变速率、度和应变量的温变化如图 1所示。从图 1中可

看出，随着变形温

和力学性能的影响以及一些静态热处理参数对合金微观组织和力学性能的影响『。为此，研 1]本究对 6 r 1金的高温变形本构方程和高温变形 C2合组织演变规律进行了探讨。

度的升高，应力峰值降低，同时出现屈服点时的形变量变小。高温变形时，金的流变应力随变形合程度增加到某一峰值，然后缓慢下降，变形后期合金呈一定软化现象。在应变速率较大时，金真合

1试验方法 所用试验样品为某气门厂提供的 6 r1挤压 C2

应力一真应变曲线呈波浪起伏状，这是因为在变形时，再结晶产物使合金软化，动态应变时效使合而金硬化，在较大应变速率下，述两种作用比较明上

退火棒材，晶粒度为 7 9级，寸规格为 1其~尺 2mm×2 0mm。6 r1合金的化学成分见表 1 0 C2。表 1合金的化学成分 (/ ) %Tab e 1 Che i a ompo i i ns o he a l y l m c lc s to f t lo

显，而使合金的强度出现明显的起伏。另外，从在8 0℃下测得的变形应力峰值与实际值有些差 5异，可能是润滑剂涂抹不均匀造成的。这

从图 1中还可发现：①变形初期，金应力值合0 6 . 5 . 1~ 1< 0 0< 00< l5 . 0 1~0 2 0 l .5 .2 l 2 O 8 1 0 . 1 1 0 .~ . 0 5 .

迅速提高，示出明显的加工硬化效应。当应力显

从棒材取样加工成圆柱形压缩试样，尺寸为 1 2 mm,一对平锤之间对圆柱样品进行压缩变在形。压缩变形试验在 Gl be 5 0热模拟试验机 e ll 0 e

值达到顶峰后，随着变形增加，金流变应力逐步合降低，合金出现明显的软化现象；②在相同变形温度下，随着应变速率的增大，金流变应力增加，合

上进行，最大变形量为 5, 2 n内将合金试 0在 mi样升温至指定温度并保持 5mi,在 8 0 9 0, n并 5,5 10 0 I1 0℃温度下分别取5 5, 5 个应变速率 ( . 0, O 0 1

这说明该合金是一种正应变敏感性材料；在相③同应变速率下，随着变形温度升高，合金流变应力下降；④随着

应变速率增大和温度降低，进入稳态

0 0, .,, 0/ )合金试样进行正交试验。 . 10 1 1 1 s对收稿日期：0 7 1—5 2 0— 00

变形时所对应的真应变值增大。

作者简介：远志 (9 0)男，汉科技大学副教授，士朱 17,武博