冷卻速率對(duì)12Cr鐵素體鋼顯微組織的影響

近年來，對(duì)于9-12Cr型鐵素體系鋼的研究主要集中在熱處理、長(zhǎng)期時(shí)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(duì)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(duì)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(shì)。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(shí)，晶界碳化物呈樹枝狀，寬度約為1μm；冷卻速率低于0.5℃/s時(shí)，碳化物呈網(wǎng)狀，寬度大于4μm。冷卻速率減小到0.05℃/s時(shí)，晶粒內(nèi)出現(xiàn)近球形碳化物。