1、19SiCr 钢的低温贝氏体组织与力学性能摘要 本文对 9SiCr 钢进行低温等温处理，通过光学显微镜、透射电镜和X 射线衍射仪对处理后的 9SiCr 钢进行了组织分析，并对其硬度和冲击韧性进行测定。结果表明，9SiCr 钢经等温转变处理后，得到由板条状贝氏体铁素体和残留奥氏体组成的低温贝氏体组织，其硬度较高，且韧性较正常淬火和低温回火的高，其试样断裂方式为脆性断裂。 关键词 9SiCr 钢；低温贝氏体；冲击韧性；硬度 中图分类号：TF089 文献标识码：A 文章编号： 1.引言 含碳量在 0.750.98%的 Fe-Si-Mn-Cr-Mo-V 钢及其添加 Co 或 Al 的高硅高碳低合金钢的
2、铸态组织经高温均匀化退火和奥氏体化后在稍高于MS 点温度（125200C）等温转变，可获得较高的硬度、强度以及韧性且具有纳米尺度（2040nm）的条状相间无碳化物贝氏体铁素体和高碳残余奥氏体两相组织1-4。9SiCr 钢是一种常用的冷作模具钢，为提高其使用寿命，有必要对其进行低温等温转变处理，以获得具有较高的综合力学性能。 本文对 9SiCr 钢进行低温等温处理，并对微观组织和力学性能进行了分析测定。 2实验材料及方法 2实验材料为 9SiCr 钢，其化学成分（质量分数）为0.850.95%C,1.201.60%Si,0.300.60%Mn，0.901.25%Cr。用Formastor-F 型
3、膨胀仪测量试样的各临界点得 Ac1 为 770，Accm 为870，MS 为 170。将样品分别在 SX-4-10 型箱式电阻炉内进行 870、910、950，保温 15min 后再进行 200保温不同时间的等温处理。等温处理设备为盐浴炉, 盐浴剂为 50NaNO2+50KNO3。将处理后的试样加工成尺寸为 10 mm10 mm55 mm型缺口的冲击试样。用 HV-5 型小负荷维式硬度计和 ZBC-300B 冲击试验机测试其硬度和冲击韧性。用光学显微镜和 H-800 型透射电子显微镜、Rigaku D/max-2500/PC 型 X 射线衍射仪（CuK 辐射）以及 KYKY-2800 型扫描电
4、镜对试样显微组织、相组成及冲击断口进行分析。 3.结果与分析 3.1 组织观察 (a)保温 8h(b)保温 12h 图 1910保温 15min，200等温淬火金相照片 图 1 为 9SiCr 钢等温处理后的金相组织。可以看出，黑色的为针状下贝氏体，灰色为残余奥氏体。随着等温淬火保温时间的延长，贝氏体铁素体针状组织数量越多，转变越完全。 图 2910C 保温 15min，经 200C 等温处理 8h 后的 9SiCr 的 XRD 图 3图 3910C 保温 15min，经 200C 等温处理 24h 后的 9SiCr 的 XRD 图 对 XRD 图 2 和图 3 采用文献5中的方法计算了残留奥
5、氏体含量，分别为 26.9%和 17.3%。可见，随着保温时间的延长，残余奥氏体的含量是不断减小的，进一步证实了保温时间越长，贝氏体转变越彻底。 (a) 870C 保温 15min，经 200C 等温淬火 8h (b) 910C 保温 15min，经 200C 等温处理 8h (c) 950C 保温 15min，经 200C 等温处理 8h 图 4 为不同处理条件下试样的 TEM 图，可见，微观组织由板条状贝氏体铁素体和残余奥氏体两相组成。在等温淬火时间相同的条件下，奥氏体化温度越高，贝氏体铁素体板条厚度明显增厚。 3.2 力学性能 表 1 为不同条件下试样的硬度和冲击功。可以出见，奥氏体化温
6、度对试样的硬度和冲击功有影响。在本实验范围内，当奥氏体化温度为910时，试样的硬度较高（774HV） ，但冲击功较低（10.88J） ，远高于9SiCr 钢经正常淬火加回火处理后可获得其冲击功（3.947J） 。这说明49SiCr 钢经低温等温处理后，在保证其较高的硬度的前提下，其抗冲击性也可大大提高，这主要是由于试样经不同条件低温等温处理后获得组织差异的缘故。 表 1 试样力学性能（200保温 8h） 由不同条件下试样的冲击断口形貌图 5，可以看出，试样的断裂方式均为脆性断裂，且试样冲击功越大，其韧窝、撕裂棱塑性特征越明显。与表 1 结果相吻合。 4结论 9SiCr 钢经低温等温处理后，其组
7、成相为板条状贝氏体铁素体和残余奥氏体。其硬度较高，且冲击功远高于经淬火+回火处理后的数值。 参考文献 Caballero F G, Bhadeshia H K D H, K.J.A. Mawella. Very strong low temperature bainite. Materials Science and Technology, 2002, 18: 279284 2 Garcia-Mateo C F G Caballero, H.K.D.H. Bhadeshia. Development of hard bainite. ISIJ 53 Caballero F G, Bhadesh
8、ia H K D H, Mawella K J A,Jones D G, Brown P. Design of novel hign-strength bainitic steels:Part11J . Mater.Sci.Technol, 2001, 17: 512-516 Caballero F G, Bhadeshia H K D H, Mawella K J A. Very strong low temperature bainite. Mater. Sci. Technol. 2002, 18：279 De A K , Murdock D C, Mataya M C. Quantitative measurement of deformation-induced martensite in 304 stainless steel by X-ray diffraction. Scr. Mater. 2004, 50：1445-1449
