热处理对高氮不锈钢10Cr21Mn16NiN 盘条组织和性能的影响

秦宇航， 裴明德

（山西太钢不锈钢股份有限公司， 山西 太原 030003）

奥氏体不锈钢凭借其在多种腐蚀介质中具有的优秀耐蚀性能、良好综合力学性能和优良工艺性能在众多领域获得了广泛的应用，然而镍合金化的奥氏体不锈钢成本昂贵，因此人们开始研究用氮取代部分镍来获得奥氏体组织。一般认为，氮含量超过常规冶炼条件下钢中所能达到极限值的钢称为高氮钢，奥氏体不锈钢中氮的加入量达到约4 000×10-6以上时被称为高氮奥氏体不锈钢[1-2]。

高氮不锈钢具有较好的耐蚀性以及较高的强度，低磁导率、优异的耐磨性在耐磨筛网、汽车制造业、建筑工业等领域得到了广泛应用[3-4]。为了获得组织性能俱佳的高氮不锈钢10Cr21Mn16NiN 盘条，本文主要研究热处理工艺对10Cr21Mn16NiN 盘条组织性能的影响，提出较佳的热处理工艺，为实际热处理生产工艺的制定提供技术指导。

1 试验材料及方法

试验材料为Φ6.5 mm 的10Cr21Mn16NiN 热轧盘条，其主要成分见表1。将热轧盘条在箱式电阻炉中进行热处理，温度为800～1 150 ℃，保温20 min 后水冷。热处理后的试样经打磨、抛光，采用6%的盐酸氯化铁溶液侵蚀，采用光学显微镜（OM）观察不同热处理状态下的显微组织；根据ASTM A370 标准进行室温拉伸实验。

表1 试验材料化学成分 %

2 结果及讨论

2.1 热处理制度对力学性能的影响

Φ6.5 mm 10Cr21Mn16NiN 热轧盘条经过不同温度热处理，其力学性能变化见图1，从图1 中可以看出，材料延伸率随着热处理温度增高而增高，强度、硬度随着热处理温度的增加而降低；1 000 ℃、1 050 ℃热处理后，TQS-1 线材的Rp0.2明显升高。在1 050 ℃热处理后，材料具有较好的力学性能及延伸率。

图1 不同热处理状态10Cr21Mn16NiN线材力学性能的变化规律

2.2 热处理制度对相组织转变规律的影响

图2 是TQS-1 线材在度热处理后的显微组织。对热轧态及不同热处理状态的10Cr21Mn16NiN 线材进行金相组织观察，结果如图2 所示。从图中可以看出，热轧态及1 000 ℃以下热处理后的组织中都存在析出相，经1 050 ℃热处理后组织中无析出相存在，1 100 ℃及1 150 ℃热处理后晶粒明显长大。

图2 不同温度热处理后10Cr21Mn16NiN盘条金相组织照片

3 结论

1）10Cr21Mn16NiN 线材延伸率随着热处理温度增高而增高，强度、硬度随着热处理温度的增加而降低；1 000 ℃、1 050 ℃热处理后，TQS-1 线材的Rp0.2明显升高。在1 050 ℃热处理后，材料具有较好的力学性能及延伸率。

2）热轧态及1 000 ℃以下热处理后的组织中都存在析出相，经1 050 ℃热处理后组织中无析出相存在，1 100 ℃及1 150 ℃热处理后晶粒明显长大。

3）Φ6.5 mm10Cr21Mn16NiN 热轧盘条的较佳热处理工艺为1 050 ℃，保温20 min，该工艺热处理后线材的晶粒组织均匀，无析出相，且具有较好的室温力学性能。