冷卻速率對12Cr鐵素體鋼顯微組織的影響

近年來，對于9-12Cr型鐵素體系鋼的研究主要集中在熱處理、長期時效和蠕變等方面，而不同冷卻速率尤其是較低冷卻速率下該鋼的鑄態(tài)顯微組織研究以及冷卻速率對其顯微組織形成的影響研究同樣具有重要意義。有研究表明：通過氣相霧化、熔體紡絲和激光表面重熔等快速凝固方法得到的12Cr鐵素體鋼，其微觀結(jié)構(gòu)的形成受凝固條件和冷卻速率的影響較為明顯。鑒此，本文通過高頻感應(yīng)爐制得較低冷速下12Cr鐵素體鋼的試樣，研究不同冷卻速率對該鋼相組成和顯微組織的影響，為改善和提高12Cr鐵素體鋼的力學(xué)性能提供理論指導(dǎo)。 

　　試驗(yàn)用12Cr鐵素體鋼的化學(xué)成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：0.12C，0.11Si，0.43Mn，10.53Cr，0.80Ni，1.05Mo，0.99W，0.03Co，0.05Nb，0.18V，余量Fe。將Φ8mm的12Cr鐵素體鋼圓柱試樣放入高頻感應(yīng)爐內(nèi)的坩堝中，抽真空至0.01MPa后充氬氣至0.06MPa。加熱試樣至1600℃熔化，通過調(diào)節(jié)加熱電流和匹配電壓，使試樣獲得3種不同冷卻速率(5、0.5、0.05℃/s)并冷卻到室溫。 

　　冷卻速率在0.05～5℃/s內(nèi)，12Cr鐵素體鋼基體組織為鐵素體，在鐵素體晶粒晶界和晶粒內(nèi)部存在M3C結(jié)構(gòu)的滲碳體，隨著冷卻速率的減小，晶粒尺寸逐漸增大，晶粒形狀呈現(xiàn)柱狀晶-等軸晶-晶粒異常粗大的變化趨勢。隨著冷卻速率的減小，晶界析出的碳化物粗化，晶內(nèi)析出的針狀碳化物逐漸細(xì)小彌散。當(dāng)冷卻速率為5℃/s時，晶界碳化物呈樹枝狀，寬度約為1μm；冷卻速率低于0.5℃/s時，碳化物呈網(wǎng)狀，寬度大于4μm。冷卻速率減小到0.05℃/s時，晶粒內(nèi)出現(xiàn)近球形碳化物。