钒（V）对超级马氏体不锈钢组织及力学性能的影响

导读：本文在超级马氏体不锈钢中添加V元素，设计一种新型的超级马氏体不锈钢，重点研究V元素对超级马氏体不锈钢组织及力学性能的影响规律，为该钢的合金元素控制及应用提供一定的参考依据。

在不锈钢中，钒作为一种重要的微合金化元素，具有细化晶粒、改善焊接性等作用。更重要的是，钒与氮具有很强的亲和能力，在氮的驱动作用下能促进V(C,N)或VN的弥散析出，避免有害Cr2N的析出，进而提高钢的强度和韧性。近几年，有关不锈钢的文章很少涉及V对组织及力学性能影响、作用机理的研究。目前，添加V的超级马氏体不锈钢尚鲜见报道。西安建筑科技大学冶金工程学院邹德宁团队设计了一种新型的超级马氏体不锈钢，重点研究V元素对超级马氏体不锈钢组织及力学性能的影响规律。论文题为“V对超级马氏体不锈钢组织及力学性能的影响”发表在《材料热处理学报》上。

论文链接：10.13289/j.issn.1009-6264.2019-0569

本试验采用真空感应炉冶炼V含量分别0.06mass%和0.12mass%的超级马氏体不锈钢,其化学成分见表1。

研究发现，两种试验钢的基体组织都为板条马氏体，0.12V钢的原奥氏体晶粒尺寸和板条马氏体束宽度均小于0.06V钢，奥氏体的含量也小于0.06V钢，表明V元素可以细化晶粒，抑制逆变奥氏体的形成。

0.12V钢热处理后的抗拉强度和屈服强度分别为1481和549MPa，与0.06V钢相比分别提高了24%和28%，伸长率为13.4%，下降了24%，随着V含量增加，试验钢的强度提高，韧性下降。

V元素主要通过细晶强化和析出强化提高试验钢的强度，通过影响逆变奥氏体的含量提高试验钢的韧性。

表1  试验钢的化学成分

图1  不同V含量试验钢热处理后的显微组织（a）0.06V；（b）0.12V

图2  不同V含量试验钢原奥氏体晶粒的显微组织（a）0.06V；（b）0.12V

图3  不同V含量试验钢热处理后的TEM组织（a）0.06V；（b）0.12V；（c）VN形貌

图4  不同V含量试验钢热处理后的室温力学性能（a）强度；（b）伸长率

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