05Cr17Ni4Cu4Nb二次受熱溫度對(duì)力學(xué)性能的影響

王 虹 武彥榮 肖 杰 洪陽(yáng)東

(東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司，四川618000)

某型汽輪機(jī)動(dòng)葉片材料05Cr17Ni4Cu4Nb，是馬氏體沉淀硬化型不銹鋼，其主要強(qiáng)化手段是馬氏體相變和時(shí)效處理形成沉淀硬化相[1]。05Cr17Ni4Cu4Nb葉片在加工拋磨工序中，由于采用人工拋磨，經(jīng)常引起局部溫度過(guò)高[2]，本文主要研究了05Cr17Ni4Cu4Nb二次局部受熱后對(duì)力學(xué)性能及金相組織的影響。

1 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)件規(guī)格為300 mm×50 mm×50 mm，先進(jìn)行固溶+穩(wěn)定化+時(shí)效，力學(xué)性能及金相組織合格后分別進(jìn)行550℃、750℃、950℃三種溫度的二次受熱熱處理， 熱處理后分析材料05Cr17Ni4Cu4Nb二次受熱熱處理溫度對(duì)力學(xué)性能及金相組織的影響。

2 試驗(yàn)過(guò)程

2.1 試驗(yàn)件固溶+穩(wěn)定化+時(shí)效熱處理

先將試驗(yàn)件按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行固溶+穩(wěn)定化+時(shí)效處理，具體熱處理工藝、力學(xué)性能如表1及表2所示。金相組織如圖1所示。可以看出：05Cr17Ni4Cu4Nb經(jīng)固溶+穩(wěn)定化+時(shí)效處理后各項(xiàng)力學(xué)性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且金相組織為回火馬氏體。

表1 試驗(yàn)件固溶+穩(wěn)定化+時(shí)效熱處理工藝Table 1 Solid solution+ stabilization+aging heat treatment process of test pieces

表2 材料05Cr17Ni4Cu4Nb試驗(yàn)件熱處理后力學(xué)性能Table 2 Mechanical properties of test piecesafter heat treatment

2.2 二次受熱熱處理

熱處理力學(xué)性能和金相組織合格后將試驗(yàn)件按550℃、750℃、900℃三種不同溫度進(jìn)行了整體入爐再熱處理，其工藝如表3所示。

2.3 二次受熱熱處理后力學(xué)性能及金相組織

05Cr17Ni4Cu4Nb試驗(yàn)件二次受熱熱處理后各試驗(yàn)件的力學(xué)性能如表4所示，金相組織如圖2所示。

3 結(jié)論

(1)材料05Cr17Ni4Cu4Nb經(jīng)過(guò)固溶+穩(wěn)定化+時(shí)效處理，然后進(jìn)行550℃二次受熱熱處理處理后，各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均合格且金相組織為回火馬氏體。即05Cr17Ni4Cu4Nb二次受熱溫度不超過(guò)時(shí)效溫度610℃或Ac1點(diǎn)670℃時(shí)，金相組織為回火馬氏體，不會(huì)引起變化，各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均合格。

(a)試樣1 (b)試樣2圖1 試驗(yàn)件熱處理后的金相組織(500×)Figure 1 Metallographical structure of test piecesafter heat treatment (500×)

試樣編號(hào)裝爐溫度℃保溫溫度℃保溫時(shí)間min冷卻方式1-1、1-22-1、2-23-1、3-3≤550≤750≤900550750900180180180空冷空冷空冷

表4 試驗(yàn)件二次受熱熱處理后力學(xué)性能Table 4 Mechanical properties of test pieces after heat treatment of secondary heating

(2)材料05Cr17Ni4Cu4Nb經(jīng)過(guò)固溶+穩(wěn)定化+時(shí)效處理，然后進(jìn)行750℃二次受熱熱處理后，屈服強(qiáng)度明顯降低70 MPa，約為10%，其它各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)變化不大，金相組織為回火馬氏體。

(a)試樣1-12(b)試樣2-12(c)試樣3-12圖2 試驗(yàn)件二次受熱熱處理后金相組織(500×)Figure 2 Metallographical structure of test piecesafter heat treatment of secondary heating (500×)

05Cr17Ni4Cu4Nb的Ac3點(diǎn)為740℃，穩(wěn)定化溫度為810℃，所以二次受熱溫度610～810℃時(shí)，已開(kāi)始發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，屈服強(qiáng)度會(huì)降低約10%。

(3)材料05Cr17Ni4Cu4Nb經(jīng)過(guò)固溶+穩(wěn)定化+時(shí)效處理，然后進(jìn)行900℃二次受熱熱處理后，力學(xué)性能發(fā)生變化且金相組織為奧氏體組織，原有金相組織已開(kāi)始發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。即05Cr17Ni4Cu4Nb二次受熱溫度≥810℃時(shí)，各項(xiàng)力學(xué)性能發(fā)生變化，尤其斷面收縮率嚴(yán)重下降。