隨著渦輪增壓技術的廣泛應用,傳統的氣門材料(如21_4N ) 已不能滿足柴油機氣門的使用要求。23_8N奧氏體耐熱鋼具有良好的高溫疲勞強度和耐燃氣腐蝕的性能,是用作渦輪增壓強化的大中型柴油機氣門的新材料。實踐證明,它不僅提高了氣門的使用功能,又保持了鐵基奧氏體氣門鋼的低成本,還改善了氣門制造工藝過程中的材料敏感性問題。

         23_8N奧氏體耐熱鋼在不同熱處理狀態下,晶內彌散碳化物的析出狀態及數量有很大差別,國內外行業標準及企業標準中所推薦的熱處理工藝,與實際生產中所采用的熱處理工藝亦存在很大的差異,而有關熱處理對23_8N奧氏體耐熱鋼碳化物析出的影響方面的研究較少見諸報道。同時脆性相的析出會直接影響耐熱鋼的力學性能,降低耐熱鋼的耐蝕性。本文就該鋼經不同工藝熱處理后的顯微組織及硬度進行了研究。

1、試樣制備與試驗方法

         試驗用23_8N奧氏體耐熱鋼的成分(質量分數,%)為: 0.34C, 0.67Si, 2.62Mn, 7.12Ni, 22.33Cr, 0.28N。一組試樣先在1130 ℃加熱30 min水冷,隨后分別在750 ℃和800 ℃時效處理不同時間后空冷;另一組試樣先在1170 ℃加熱30 min水冷后,分別在750 ℃和800℃時效處理不同時間后空冷。750 ℃和800 ℃時效處理時,保溫時間均為10 h和16 h。所有熱處理均在箱式電阻爐中進行。

         將經過不同工藝熱處理的試樣用砂紙研磨,并在拋光機上拋光后用硫酸銅鹽酸水溶液(4 g CuSO4 ·5H2O +20 ml HCl +20ml H2O)侵蝕,在NEOPHOT 30型光學顯微鏡上觀察和分析顯微組織。用69_1型布洛維光學硬度計進行洛氏硬度測試(金剛石圓錐壓頭,載荷1471 N) ,測試多點后取平均值。

2、試驗結果與討論

2.1、固溶加熱及時效溫度對23_8N鋼硬度的影響

         由圖1可見,經不同工藝時效處理后, 23_8N鋼經1170 ℃加熱30 min水冷的試樣的硬度均低于經1130 ℃加熱30 min水冷的試樣的硬度。除經800℃ + 10 h時效處理的試樣外,分別經1130 ℃加熱30 min水冷和經1170 ℃加熱30 min水冷的兩組試樣,經相同工藝時效后的硬度差均與固溶后未時效的試樣的硬度差較為接近。經時效處理后,由于晶內彌散碳化物的析出,試樣的硬度均有不同程度的提高。

圖1 　固溶溫度對23_8N鋼硬度的影響