淬火冷却速度对5cr15mov马氏体不锈钢组织和性能的影响【字数：9289】
摘 要马氏体不锈钢的主要特点是淬性相当好，可通过淬火、回火等热处理工艺进行强化，从而获得较高的硬度、强度以及耐磨性[1]。本设计通过改变淬火的冷却速率，进行不同组别的对比试验，测试其对马氏体不锈钢的组织和性能的影响。实验将5Cr15MoV马氏体不锈钢1050℃下保温10分钟后分别在空气和水中冷却，再将热处理后的两个试样在220℃下保温一小时后空冷。结果表明淬火后的样品硬度比正火后的样品稍高，在低温回火后样品的硬度略微下降。
目 录
1.绪论 1
1.1引言 1
1.2马氏体不锈钢的分类 1
1.3热处理工艺 2
1.4热处理工艺获得组织的比较 3
1.5扫描电镜 4
1.6本课题研究目的及意义 5
1.6.1课题研究的意义 5
1.6.2课题研究的现状；基础与趋势 5
2.实验部分 5
2.1实验内容 5
1.课题目标： 5
2.课题研究内容： 5
3.试样检测项目及方法： 5
2.2实验流程 6
2.3试样处理与检测 7
2.4实验设备 8
2.5实验过程 8
2.6实验目标 9
3.结果与讨论 9
3.1原始试样金相组织图片及分析 9
3.2不同冷却速率冷却后两个样品的硬度及金相图片及分析 12
3.2.1 1050℃保温十分钟水冷 12
3.2.2 1050℃保温十分钟空冷 14
3.3淬火/正火+220℃回火后两个样品的硬度及金相图片及分析 16
3.3.1 1050℃到温入炉，保温10分钟水冷加220℃低温回火，保温一小时空冷 16
3.3.2 1050℃到温入炉，保温10分钟空冷加220℃低温回火，保温一小时空冷 18
3.4 1050℃淬火+220℃回火样品的电镜检测和能谱检测 20
4.结论 23
参考文献 24
致谢 25
1.绪论
1.1引言
不锈钢在我们日常 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
生活中应用广泛，传统的不锈钢按不锈钢组织状态的不同，可以分为：铁素体钢、马氏体钢、奥氏体钢、双相不锈钢等[3]。铁素体不锈钢因为铬含量高，所以耐蚀性和抗氧化性都较高。但缺点是它的机械性能较差，不能用于受力大的工作环境。奥氏体不锈钢含大于18%的铬，8%镍。它的塑性、耐腐蚀性都较好，可用于制造耐酸的设备。因为还有大量的镍和铬，所以这类钢在常温下为奥氏体状态。而今天我们的所要重点介绍的便是马氏体不锈钢。马氏体不锈钢是一类可以通过热处理(淬火、回火)对其性能进行调整的不锈钢[2]，它与另外两种不锈钢（奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢）不同的是马氏体不锈钢由于含碳量高，所以会具有更高的强度、硬度和耐磨性，但耐腐蚀性稍差，马氏体不锈钢中还含有镍、、钒等元素，这些元素的增加都会导致碳含量的增加。当时碳含量增加，会导致不锈钢耐腐蚀性能的减弱，也会影响其力学性能。马氏体不锈钢主要应用于制造医疗机械、餐具、蒸气涡轮的叶片、工业阀门等，并且在性能不断被提高的情况下，如今也逐渐被运用到航空航天等高端领域[3]。Cr15Mov是马氏体不锈钢的一种，这种材料由于Cr成分的原因，在一般的弱腐蚀介质中会表现出比另外两种不锈钢更良好的耐腐蚀性能，5Cr15MoV有效控制了不锈钢有效控制钢中硫和磷等有害夹杂物,且硬度与韧性更好。
1.2马氏体不锈钢的分类
马氏体不锈钢的分类方式主要有两种：
（1）按化学成分的不同，可以分为：马氏体铬钢和马氏体铬镍钢。马氏体铬不锈钢的常组织为马氏体，有时含有少量的奥氏体、珠光体或铁素体。主要用途是制造要求高强度，但对腐蚀性能要求不高的零件。马氏体铬镍不锈钢，包括马氏体沉淀硬化不锈钢、半奥氏体沉淀硬化不锈钢和马氏体时效不锈钢等。此类钢的强度高，主要用于制造对耐腐蚀性能要求低但需要高强度的结构件[4]。
（2）按组织和强化机理的不同，可以分为：马氏体和半奥氏体沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等[5]。其中马氏体时效不锈钢的制造基础是超低碳马氏体时效钢，加入了超过10%的铬形成的。所以其既保持原来的精良综合性能，又增强了耐腐蚀性能。
1.3热处理工艺
金属的热处理工艺大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺，目的都是使金属在热处理后达到既定的性能，一般流程是将金属在气体或真空环境里面加热到适当的温度，并保持一段时间后在水，油，空气等介质中冷却，通过热处理的金属会改变金属材料表面或者内部的组织和结构，这种能够控制金属性能的工艺便是热处理工艺[6]。
（1）退火就是将金属缓慢加热到一定温度保温一段时间然后缓慢的冷却到室温。，其目的是降低硬度、均匀化学成分、改善材料的机械性能，并为材料后续的热处理工艺做准备。退火工艺可以分为：完全退火、不完全退火、扩散退火、球化退火[7]。
常用的退火工艺方法有以下几种：①扩散退火，又称为均匀化退火，是在略低于固化线的温度下进行长时间加热，以此减少或消除化学成分偏析和微观组织的不均匀。②完全退火，是将材料加热到Ac3以上，使组织完全奥氏体化，之后缓慢冷却，获到接近于平衡组织。③不完全退火与完全退火相比较，在工艺上唯一的不同是其加热温度在Ac1和Ac3之间。④球化退火是将钢中的碳化物球化，获得粒状珠光体的一种退火工艺。球状珠光体组织比片状珠光体组织具有较低的硬度，因此球化退火是软化退火的一种[8]。影响碳化物获得球化效果的因素有：冷却速度和等温温度。冷却速度过慢或等温温度过高，会导致形成碳化物颗粒较粗大，聚集作用强烈，易形成粗细不等的粒状碳化物，使硬度偏低。但若冷却速度过快或等温温度低，会相反地形成片状碳化物，硬度偏高。所以一般球化退火采用炉冷或采用Ar1以下较高温度等温球化退火是使钢中的碳化物变成颗粒状或球状，获得粒状珠光体组织的一种热处理工艺[9]。
目 录
1.绪论 1
1.1引言 1
1.2马氏体不锈钢的分类 1
1.3热处理工艺 2
1.4热处理工艺获得组织的比较 3
1.5扫描电镜 4
1.6本课题研究目的及意义 5
1.6.1课题研究的意义 5
1.6.2课题研究的现状；基础与趋势 5
2.实验部分 5
2.1实验内容 5
1.课题目标： 5
2.课题研究内容： 5
3.试样检测项目及方法： 5
2.2实验流程 6
2.3试样处理与检测 7
2.4实验设备 8
2.5实验过程 8
2.6实验目标 9
3.结果与讨论 9
3.1原始试样金相组织图片及分析 9
3.2不同冷却速率冷却后两个样品的硬度及金相图片及分析 12
3.2.1 1050℃保温十分钟水冷 12
3.2.2 1050℃保温十分钟空冷 14
3.3淬火/正火+220℃回火后两个样品的硬度及金相图片及分析 16
3.3.1 1050℃到温入炉，保温10分钟水冷加220℃低温回火，保温一小时空冷 16
3.3.2 1050℃到温入炉，保温10分钟空冷加220℃低温回火，保温一小时空冷 18
3.4 1050℃淬火+220℃回火样品的电镜检测和能谱检测 20
4.结论 23
参考文献 24
致谢 25
1.绪论
1.1引言
不锈钢在我们日常 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
生活中应用广泛，传统的不锈钢按不锈钢组织状态的不同，可以分为：铁素体钢、马氏体钢、奥氏体钢、双相不锈钢等[3]。铁素体不锈钢因为铬含量高，所以耐蚀性和抗氧化性都较高。但缺点是它的机械性能较差，不能用于受力大的工作环境。奥氏体不锈钢含大于18%的铬，8%镍。它的塑性、耐腐蚀性都较好，可用于制造耐酸的设备。因为还有大量的镍和铬，所以这类钢在常温下为奥氏体状态。而今天我们的所要重点介绍的便是马氏体不锈钢。马氏体不锈钢是一类可以通过热处理(淬火、回火)对其性能进行调整的不锈钢[2]，它与另外两种不锈钢（奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢）不同的是马氏体不锈钢由于含碳量高，所以会具有更高的强度、硬度和耐磨性，但耐腐蚀性稍差，马氏体不锈钢中还含有镍、、钒等元素，这些元素的增加都会导致碳含量的增加。当时碳含量增加，会导致不锈钢耐腐蚀性能的减弱，也会影响其力学性能。马氏体不锈钢主要应用于制造医疗机械、餐具、蒸气涡轮的叶片、工业阀门等，并且在性能不断被提高的情况下，如今也逐渐被运用到航空航天等高端领域[3]。Cr15Mov是马氏体不锈钢的一种，这种材料由于Cr成分的原因，在一般的弱腐蚀介质中会表现出比另外两种不锈钢更良好的耐腐蚀性能，5Cr15MoV有效控制了不锈钢有效控制钢中硫和磷等有害夹杂物,且硬度与韧性更好。
1.2马氏体不锈钢的分类
马氏体不锈钢的分类方式主要有两种：
（1）按化学成分的不同，可以分为：马氏体铬钢和马氏体铬镍钢。马氏体铬不锈钢的常组织为马氏体，有时含有少量的奥氏体、珠光体或铁素体。主要用途是制造要求高强度，但对腐蚀性能要求不高的零件。马氏体铬镍不锈钢，包括马氏体沉淀硬化不锈钢、半奥氏体沉淀硬化不锈钢和马氏体时效不锈钢等。此类钢的强度高，主要用于制造对耐腐蚀性能要求低但需要高强度的结构件[4]。
（2）按组织和强化机理的不同，可以分为：马氏体和半奥氏体沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等[5]。其中马氏体时效不锈钢的制造基础是超低碳马氏体时效钢，加入了超过10%的铬形成的。所以其既保持原来的精良综合性能，又增强了耐腐蚀性能。
1.3热处理工艺
金属的热处理工艺大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺，目的都是使金属在热处理后达到既定的性能，一般流程是将金属在气体或真空环境里面加热到适当的温度，并保持一段时间后在水，油，空气等介质中冷却，通过热处理的金属会改变金属材料表面或者内部的组织和结构，这种能够控制金属性能的工艺便是热处理工艺[6]。
（1）退火就是将金属缓慢加热到一定温度保温一段时间然后缓慢的冷却到室温。，其目的是降低硬度、均匀化学成分、改善材料的机械性能，并为材料后续的热处理工艺做准备。退火工艺可以分为：完全退火、不完全退火、扩散退火、球化退火[7]。
常用的退火工艺方法有以下几种：①扩散退火，又称为均匀化退火，是在略低于固化线的温度下进行长时间加热，以此减少或消除化学成分偏析和微观组织的不均匀。②完全退火，是将材料加热到Ac3以上，使组织完全奥氏体化，之后缓慢冷却，获到接近于平衡组织。③不完全退火与完全退火相比较，在工艺上唯一的不同是其加热温度在Ac1和Ac3之间。④球化退火是将钢中的碳化物球化，获得粒状珠光体的一种退火工艺。球状珠光体组织比片状珠光体组织具有较低的硬度，因此球化退火是软化退火的一种[8]。影响碳化物获得球化效果的因素有：冷却速度和等温温度。冷却速度过慢或等温温度过高，会导致形成碳化物颗粒较粗大，聚集作用强烈，易形成粗细不等的粒状碳化物，使硬度偏低。但若冷却速度过快或等温温度低，会相反地形成片状碳化物，硬度偏高。所以一般球化退火采用炉冷或采用Ar1以下较高温度等温球化退火是使钢中的碳化物变成颗粒状或球状，获得粒状珠光体组织的一种热处理工艺[9]。
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