固溶處理對53Cr21Mn9Ni4N耐熱鋼組織及碳化物的影響

王英虎， 鄭淮北， 劉庭耀， 宋令璽， 白青青

(1. 成都先進金屬材料產業技術研究院股份有限公司， 四川 成都 610000;2. 海洋裝備用金屬材料及其應用國家重點實驗室， 遼寧 鞍山 114009)

53Cr21Mn9Ni4N鋼是1952年美國研發的Cr-Mn-Ni-N系碳化物、氮化物沉淀硬化型高氮節鎳奧氏體耐熱鋼，是制造汽車發動機排氣閥的重要材料，具有熱強度高、熱韌性好、熱疲勞強度高、熱硬性好、耐磨性高以及在冷熱交變條件下可以保持組織穩定性等特點，是制造汽車發動機的關鍵材料，也是目前世界各國汽油機排氣閥使用量最大的鋼號[1-3]。自發動機問世以來，氣閥鋼的材料經歷了從碳鋼、低合金鋼、硅鉻型不銹鋼、σ相合金、奧氏體型耐熱鋼等幾個階段的發展，目前國內使用最多的是奧氏體型耐熱鋼[4-5]。我國自20世紀70～80年代引進53Cr21Mn9Ni4N耐熱鋼，隨著汽車工業向著高速、高負荷、高質量方向發展，53Cr21Mn9Ni4N耐熱鋼的需求量也逐年增加，但由于其C、N含量較高，一方面是冶煉難度較高，成分不好控制，另一方面是其在服役過程中常有大量由碳化物和氮化物組成的層狀物析出，這種析出物一般在位錯、孿晶界和晶界處形核，并以恒速率向基體內生長，導致基體貧鉻，降低材料的耐腐蝕性，尤其是高溫耐蝕性，層狀的碳氮化物還會割裂基體組織，形成裂紋源并降低材料的沖擊性能，嚴重影響53Cr21Mn9Ni4N耐熱鋼的安全性與使用壽命[6-8]。因此，如何通過合理的熱處理工藝減少層狀碳氮化物析出一直受到國內外冶金與材料學者的關注。為了解決……