21-4N气阀钢模铸坯组织、夹杂物及碳化物解析

作者：吴强; 朱浩然; 张晓宇; 季灯平; 刘斌; 付建勋^*

来源：冶金分析, 2023, 43(11): 12-21.

DOI：10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.012142

• 21-4N
• 气阀钢
• 模铸坯
• 夹杂物
• 碳化物
• 扫描电镜(SEM)
• X射线衍射(XRD)

21-4N奥氏体气阀钢是制造发动机排气门的关键材料，钢基体组织、夹杂物、碳化物的分布状态，对产品服役寿命有重要影响。本文基于Thermo-Calc 2020b计算了21-4N气阀钢相转变及碳化物析出情况，使用金相腐蚀、金相显微镜、扫描电镜以及扫描电镜自带的能谱仪和X射线衍射(XRD)检测技术对该钢模铸坯夹杂物、组织和碳化物进行解析。研究表明：21-4N气阀钢夹杂物主要是以Cr-Mn-Al-Ti-O为主的氧化物、以Cr-Mn-Al-Ti-O-N为主的氧氮复合夹杂物和以MnS为主的硫化物，夹杂物密度、平均等效直径、面积比例分别为45～61个/mm2、2.9～3.2μm、0.044%～0.061%,夹杂物等效直径集中分布于2～5μm; 21-4N气阀钢晶粒平均直径由边部的76.3μm线性增大到心部的119.2μm,基体组织由奥氏体和碳化物组成，其中碳化物包括沿晶界析出的M23C6块状碳化物和由γ+M23C6构成的“类珠光体组织”。从边部至中心，“类珠光体组织”平均等效直径、密度以及面积百分比，分别从10.3μm增长到26.3μm、85个/mm2增长到148个/mm2、1.85%增长到8.52%,总体呈增大趋势。

• 单位
  上海大学