1Cr16Co5Ni2MoWVNbN马氏体不锈钢锻件组织偏析原因分析

doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.06.019

金属热处理 ›› 2025, Vol. 50 ›› Issue (6): 119-124.DOI: 10.13251/j.issn.0254-6051.2025.06.019

1Cr16Co5Ni2MoWVNbN马氏体不锈钢锻件组织偏析原因分析

谢善, 任率, 林思宇

成都航利航空科技有限责任公司, 四川成都 611936

收稿日期:2024-12-09 修回日期:2025-03-22 出版日期:2025-06-25 发布日期:2025-07-08
作者简介:谢善(1979—),男,高级工程师,学士,主要研究方向为航空发动机材料理化检测及失效分析,E-mail: xsef@163.com

Cause analysis on microstructure segregation in 1Cr16Co5Ni2MoWVNbN martensitic stainless steel forgings

Xie Shan, Ren Shuai, Lin Siyu

Chengdu Holy Aviation Science & Technology Co., Ltd., Chengdu Sichuan 611936, China

Received:2024-12-09 Revised:2025-03-22 Online:2025-06-25 Published:2025-07-08

摘要/Abstract

摘要： 1Cr16Co5Ni2MoWVNbN马氏体不锈钢锻件心部硬度超高。为分析其原因进行了化学成分、显微组织及不同组织区域的硬度测试,且在原标准热处理的基础上设计了5种不同的热处理工艺。结果表明,锻件心部硬度不合格的原因是由于淬火冷却时间不足,部分区域未完全马氏体转变,经高温回火后形成回火索氏体+二次淬火马氏体的混合偏析组织。EDS面扫发现偏析区域贫C,而富集Mo和Ni元素,微区Ms转变温度降低,延迟局部微区马氏体转变,偏析形态的呈现与原材料中元素分布的微观差异有关。经设计工艺热处理后,发现热处理加热温度和淬火冷却速度对偏析组织的形成影响较小。因此,控制淬火冷却过程,保持充分的淬火冷却时间及改善原材料的元素均匀性是解决组织偏析的主要途径。

关键词: 马氏体不锈钢, 锻件, 组织偏析, 热处理

Abstract: Core hardness of 1Cr16Co5Ni2MoWVNbN martensitic stainless steel forging is extremely high. In order to analyze the reasons, chemical composition, microstructure, and hardness in different regions were tested, and five different heat treatment processes were designed based on the original standard heat treatment. The results show that the reason for the unqualified forging core hardness is due to insufficient quenching and cooling time, incomplete martensitic transformation in some areas, and a mixed segregation microstructure of tempered sorbite and secondary quenched martensite formed after high-temperature tempering. The EDS surface scanning shows that the segregation area is lean in C, but rich in Mo and Ni elements. The Ms transformation temperature of the micro-region decreases, delaying local micro-zone martensite transformation. The appearance of the segregation form is related to the microscopic difference of the element distribution in the raw material. It is found that after treated by designed processes, the heat treatment temperature and quenching cooling speed have little influence on the formation of segregation microstructure. Therefore, controlling the quenching cooling process, maintaining sufficient quenching cooling time and improving the element uniformity of raw materials are the main ways to solve the microstructure segregation.

Key words: martensitic stainless steel, forging, microstructure segregation, heat treatment

中图分类号:

TG142.1⁺1

谢善, 任率, 林思宇. 1Cr16Co5Ni2MoWVNbN马氏体不锈钢锻件组织偏析原因分析[J]. 金属热处理, 2025, 50(6): 119-124.

Xie Shan, Ren Shuai, Lin Siyu. Cause analysis on microstructure segregation in 1Cr16Co5Ni2MoWVNbN martensitic stainless steel forgings[J]. Heat Treatment of Metals, 2025, 50(6): 119-124.

参考文献

[1] 孙铁峰, 李许明, 宋玺玉, 等. 锻造工艺对1Cr16Co5Ni2MoWVNbN钢组织和性能的影响[J]. 沈阳航空航天大学学报, 2012, 29(3): 38-42.
Sun Tiefeng, Li Xuming, Song Xiyu, et al. The influence of forging technology on the structure and property of 1Cr16Co5Ni2MoWVNbN steel[J]. Journal of Shenyang Aerospace University, 2012, 29(3): 38-42.
[2] 梅飞强, 赵吉庆, 闫磊, 等. 1Cr16Co5Ni2MoWVNbN耐热钢球座模锻成型工艺模拟与试验验证[J]. 特殊钢, 2024, 45(4): 131-138.
Mei Feiqiang, Zhao Jiqing, Yan Lei, et al. Simulation and test validation on die forging process of 1Cr16Co5Ni2MoWVNbN heat-resistant steel ball seat[J]. Special Steel, 2024, 45(4): 131-138.
[3] 刘昌奎. 物理冶金检测技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2015.
[4] 《中国航空材料手册》编辑委员会. 中国航空材料手册(第1卷): 结构钢不锈钢[M]. 北京: 中国标准出版社, 1988.
[5] 邓彪, 陈蓬, 王国栋. 回火温度对二次硬化马氏体不锈钢组织和性能的影响[J]. 金属热处理, 2021, 46(9): 65-71.
Deng Biao, Chen Peng, Wang Guodong. Effect of tempering temperature on microstructure and properties of secondary hardening martensitic stainless steel[J]. Heat Treatment of Metals, 2021, 46(9): 65-71.
[6] 宋逸思, 李传维, 陈益华, 等. 0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢的连续冷却相变动力学[J]. 金属热处理, 2021, 46(10): 12-17.
Song Yisi, Li Chuanwei, Chen Yihua, et al. Transformation kinetics of 0Cr16Ni5Mo1 martensitic stainless steel during continuous cooling[J]. Heat Treatment of Metals, 2021, 46(10): 12-17.
[7] 高齐, 杨卓越, 王敖. 淬火冷却规范对G50钢微观组织和力学性能的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(12): 95-99.
Gao Qi, Yang Zhuoyue, Wang Ao. Effect of quenching specification on microstructure and mechanical properties of G50 steel[J]. Heat Treatment of Metals, 2022, 47(12): 95-99.
[8] 田伟, 潘伟, 钟庆元. 0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢δ-铁素体含量及奥氏体晶粒度的控制[J]. 金属热处理, 2022, 47(9): 194-201.
Tian Wei, Pan Wei, Zhong Qingyuan. Control of δ-ferrite content and austenite grain size in 0Cr16Ni5Mo martensite stainless steel[J]. Heat Treatment of Metals, 2022, 47(9): 194-201.
[9] 张林方. 固体火箭发动机壳体线状磁痕分析[J]. 弹箭与制导学报, 2019, 39(4): 93-96.
Zhang Linfang. Analysis of magnetic particle indication for shell of SRM[J]. Journal of Projectiles, Rockets, Missiles and Guidance, 2019, 39(4): 93-96.
[10] 李声延, 廖桑桑, 张超, 等. 特厚P20模具钢心部残余奥氏体的控制方法[J]. 江西冶金, 2020, 40(3): 34-37.
Li Shengyan, Liao Sangsang, Zhang Chao, et al. Control methods of residual austenite in the core of extra-thick P20 steel plates[J]. Jiangxi Metallurgy, 2020, 40(3): 34-37.

[1]	曹后帆, 玄伟东, 樊志明, 段磊鑫, 鲍俊, 王保军, 屠挺生, 任忠鸣. 双级时效对K417G高温合金微观组织与力学性能的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(6): 170-176.
[2]	贾欣, 高智敏, 韩强, 李涛. 热处理工艺对20CrMoVRE油套管钢组织与性能的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(6): 177-181.
[3]	武晓龙, 张彩东, 李杰, 赵林林, 周玉青, 侯伟, 郭泰瑜, 王娇娇. 热处理对高硼钢组织与性能的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(6): 202-209.
[4]	吴慧娟, 孙菁笛, 吕世宁, 吴靖凯, 高有山, 王爱红. 焊后热处理对塔机K型焊接节点疲劳寿命的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(6): 242-248.
[5]	师可馨, 熊艳才, 洪润洲, 张喆. 基于JMat-Pro计算的Al-Cu-Mn系耐热铸造合金的热处理[J]. 金属热处理, 2025, 50(6): 249-254.
[6]	齐铭, 孙昱艳, 王鹏飞, 方元, 安震, 丁旭. 磁控溅射-电镀增厚Nb-Cu复合材料的界面结合性能[J]. 金属热处理, 2025, 50(6): 289-293.
[7]	杜正龙, 李波, 张光鸿, 彭峰, 王占忠, 郭士北. 破碎锤活塞失效分析及活塞用SNCM616钢的优化[J]. 金属热处理, 2025, 50(6): 314-319.
[8]	舒霞, 秦永强, 王岩, 肖结良, 孙浩, 崔接武, 吴玉程. 讲好热处理故事、做对热处理题目——浅谈教师在材料热处理创新创业大赛中的指导作用[J]. 金属热处理, 2025, 50(6): 320-323.
[9]	郭金根, 梁爱武, 陈旋, 吴明辉, 冒新国, 翟庆华, 缪晶晶, 葛永新. 马氏体不锈钢4Cr13Cu的相变特性[J]. 金属热处理, 2025, 50(5): 86-93.
[10]	霍力图, 马涛, 高建新, 毕骁, 李运刚. Fe-Mn-Al-C低密度钢的研究现状及Nb合金化应用展望[J]. 金属热处理, 2025, 50(5): 116-123.
[11]	孙统辉, 陈慧琴, 石如星, 师洪强. 超级马氏体不锈钢04Cr13Ni5Mo转轮锻件的热处理及其组织[J]. 金属热处理, 2025, 50(5): 140-145.
[12]	李争, 张赫, 王飘扬, 付文俊, 徐玉君. 焊后热处理对Q690D钢对接接头组织和性能的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(5): 208-213.
[13]	高继民. AerMet100钢的热处理工艺稳定性试验[J]. 金属热处理, 2025, 50(5): 214-219.
[14]	彭金波, 叶受智, 全琼蕊. TC2钛合金板焊接接头残余应力分布及焊后热处理应力松弛效应模拟[J]. 金属热处理, 2025, 50(5): 300-308.
[15]	白莉, 刘蒙恩, 王方丽, 彭莉. 热处理对Fe₃₅Mn₃₅Ni₁₀Cr₁₀Al₁₀高熵合金显微组织和硬度的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(4): 34-39.

1Cr16Co5Ni2MoWVNbN马氏体不锈钢锻件组织偏析原因分析

Cause analysis on microstructure segregation in 1Cr16Co5Ni2MoWVNbN martensitic stainless steel forgings

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