第9期 钟海林等：无镍不锈钢17Cr10Mn2MoN的制备与性能 ·1037· 17Crl0Mn2MoN不同阶段的组织转变规律及相组 液相+铁素体→气相+铁素体→气相+铁素体+奥氏 成，探讨了固溶处理工艺对材料性能的影响，为开发 体铁素体+奥氏体→奥氏体→奥氏体+σ+C,N→ 一种新的粉末治金工艺制备含氮无镍不锈钢提供了 铁素体+σ+Cr,N+M,C6,在1435℃开始析出BCC 参考 相，1360℃液相消失，1335℃BCC开始转变为CC 相，1315℃气相消失，1000℃BCC相消失，915℃开 1实验材料及方法 始析出σ相，890℃开始析出Cr2N相，790℃FCC 17Crl0Mn2MoN不锈钢（实验钢）粉末采用德 开始转变为BCC相，并开始析出M,C。·单一奥氏 国250kg真空气雾化装备制得，化学成分见表1. 体温度区间为920~1000℃. 致密化采用热等静压(hot isostatic pressing,HP) 1600 工艺：筛取小于178μm粉末装包套、抽真空并封 液相 1:6 2:铁素体 焊，热等静压工艺参数为1150℃保温3h,130 400 体+液体+获京体 3:气体 饮富行 4:奥氏体 MPa;固溶处理工艺参数为1100℃保温1h,油淬. 5:液相 1200 6:Cr,N 拉伸性能测试在AG-100KNE材料试验机上进行， 奥氏体+ 铁素体 奥氏体 7:M..Ce 8:M C 试样按GB/T228一2002的中10mm标准加工，冲 100 與氏体+候素体风 击韧性测试在JB一30摆锤式冲击试验机上进行， 家+丘 奥氏体+Cr,V 采用标准夏比U型试样(GB/T229一1994)，测定 餐素体X口 人 温度为室温 累体+G,N++ 采用Thermo一Calc3.0软件计算实验钢的平衡 相图，采用D8 Discover型X射线衍射仪分析组织结 0.2 0.40.60.8 1.0 1.2 构，采用JE0LJXA8100电子探针观察微观组织形 N质量分数% 貌，采用美国普林斯顿的PAR2273电化学工作站进 图1实验钢Thermo-Calc相图 行耐点蚀性能测试. Fig.1 Thermo-Cale diagram of the tested steel 表1实验钢化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of the tested steel 2.2微观组织及分析 C Cr Mn Mo Si N 图2为实验钢粉末的X射线衍射图谱和电子 0.007 16.58 10.48 2.08 0.50 0.33 探针微观组织.从图2(a)可知，组织主要由奥氏体 和铁素体组成，其中铁素体峰的强度明显高于奥氏 体主峰强度.从图2(b)可知，粉末微观组织主要由 2 实验结果及分析 深黑色多边形A+灰色部分B+黑点C组成.电子 2.1相图分析 探针波普分析显示：A主要成分（质量分数）为 图1是Thermo--Calc软件的计算结果，垂线表 69.22Fe,19.09Cr,9.92Mn,1.73Mo,0.04N:B主 示在平衡条件下实验钢随温度下降穿过的区域.从 要成分（质量分数）为69.72Fe,18.45Cr,9.93Mn, 图可知，相变顺序为液相→液相+铁素体→气相+ 1.67Mo,0.23N;C不能收集到谱峰.由于奥氏体 500(a) 400 300 200 00 100 0 50 70 0 90 100 20Me) JEOL COMP 15.8kV ×1.500 10mW011m 图2实验钢粉末的X射线衍射图谱(a)及电子探针微观组织(b) Fig.2 XRD pattern (a)and EPMA microstructure (b)of the tested steel powder第 9 期 钟海林等: 无镍不锈钢 17Cr10Mn2MoN 的制备与性能 17Cr10Mn2MoN 不同阶段的组织转变规律及相组 成，探讨了固溶处理工艺对材料性能的影响，为开发 一种新的粉末冶金工艺制备含氮无镍不锈钢提供了 参考． 1 实验材料及方法 17Cr10Mn2MoN 不锈钢( 实验钢) 粉末采用德 国 250 kg 真空气雾化装备制得，化学成分见表 1． 致密化采用热等静压( hot isostatic pressing，HIP) 工艺: 筛取小于 178 μm 粉末装包套、抽真空并封 焊，热等静压工艺参数为 1 150 ℃ 保 温 3 h，130 MPa; 固溶处理工艺参数为 1 100 ℃ 保温 1 h，油淬． 拉伸性能测试在 AG--100KNE 材料试验机上进行， 试样按 GB /T 228—2002 的 10 mm 标准加工，冲 击韧性测试在 JB--30 摆锤式冲击试验机上进行， 采用标准夏比 U 型试样( GB /T229—1994) ，测定 温度为室温． 采用 Thermo--Calc3. 0 软件计算实验钢的平衡 相图，采用 D8 Discover 型 X 射线衍射仪分析组织结 构，采用 JEOL JXA--8100 电子探针观察微观组织形 貌，采用美国普林斯顿的 PAR2273 电化学工作站进 行耐点蚀性能测试． 表 1 实验钢化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of the tested steel % C Cr Mn Mo Si N 0. 007 16. 58 10. 48 2. 08 0. 50 0. 33 图 2 实验钢粉末的 X 射线衍射图谱( a) 及电子探针微观组织( b) Fig． 2 XRD pattern ( a) and EPMA microstructure ( b) of the tested steel powder 2 实验结果及分析 2. 1 相图分析 图 1 是 Thermo--Calc 软件的计算结果，垂线表 示在平衡条件下实验钢随温度下降穿过的区域． 从 图可知，相变顺序为液相→液相 + 铁素体→气相 + 液相 +铁素体→气相 +铁素体→气相 + 铁素体 + 奥氏 体→铁素体 + 奥氏体→奥氏体→奥氏体 + σ + Cr2N→ 铁素体 + σ + Cr2N + M23C6，在1435 ℃开始析出 BCC 相，1 360 ℃液相消失，1 335 ℃ BCC 开始转变为 FCC 相，1 315 ℃气相消失，1 000 ℃ BCC 相消失，915 ℃开 始析出 σ 相，890 ℃ 开始析出 Cr2 N 相，790 ℃ FCC 开始转变为 BCC 相，并开始析出 M23 C6 ． 单一奥氏 体温度区间为 920 ～ 1 000 ℃ ． 图 1 实验钢 Thermo-Calc 相图 Fig． 1 Thermo-Calc diagram of the tested steel 2. 2 微观组织及分析 图 2 为实验钢粉末的 X 射线衍射图谱和电子 探针微观组织． 从图 2( a) 可知，组织主要由奥氏体 和铁素体组成，其中铁素体峰的强度明显高于奥氏 体主峰强度． 从图 2( b) 可知，粉末微观组织主要由 深黑色多边形 A + 灰色部分 B + 黑点 C 组成． 电子 探针波 普 分 析 显 示: A 主 要 成 分 ( 质 量 分 数) 为 69. 22 Fe，19. 09 Cr，9. 92 Mn，1. 73 Mo，0. 04 N; B 主 要成分( 质量分数) 为 69. 72 Fe，18. 45 Cr，9. 93 Mn， 1. 67 Mo，0. 23 N; C 不能收集到谱峰． 由于奥氏体 ·1037·