HK30不锈钢是一种应用广泛的耐热奥氏体不锈钢。 其含碳量约为0.3%。 由于在铬、镍的基础上添加了能量等强化元素，具有良好的耐高温性能。 目前涡轮增压器上的叶片多采用HK30耐热不锈钢。 注射成型制备HK30耐热不锈钢具有精度高、性能优良等优点，是一种很有前途的制备方法。 但是，目前在注塑HK30耐热不锈钢的实际烧结过程中，经常会出现较大的晶粒。 它对材料的力学性能有着至关重要的影响。 因此，确定大晶粒对HK30耐热不锈钢性能的具体影响对其生产和应用十分重要。 以往的研究表明，晶粒尺寸对材料的力学性能有显着影响。 李辉等人发现，晶粒尺寸对22Mn-13Cr-5Ni-0.25N奥氏体钢的应变硬化率和断裂行为有显着影响。 杜维义4等发现：随着晶粒尺寸的增大，不锈钢管的常温抗拉强度和高温抗拉强度均有下降趋势。 蔡明子[5]研究了超细304不锈钢的晶粒长大行为和力学性能，发现试样的屈服强度随着晶粒尺寸的减小而增加。 目前关于晶粒尺寸对HK30耐热奥氏体不锈钢力学性能影响的文献报道较少。 为此，笔者采用HK30不锈钢粉末为原料，采用注塑成型工艺，在1290℃下对HK30不锈钢进行烧结，使HK30不锈钢在不同的保温温度和保温时间下长晶，得到不同晶粒尺寸的样品. ，研究晶粒尺寸对其力学性能的影响，研究其奥氏体晶粒长大的规律。
1 样品制备及实验方法 1.1 样品制备
实验采用本公司气雾化生产的HK30不锈钢粉为原料，原料粉的元素组成见表1。
实验所用粉体负载量为60%，原料粉与结合剂混炼
1.2 烧结工艺
上机混合3h，混合温度155℃，粉体与粘结剂混合均匀后即可投料
脱脂体在1290℃烧结，保温时间为2h。烧结设备为
使用造粒机将材料造粒以进一步均匀化，并获得适用于注塑成型的化合物
真空炉，实验设定温度与炉内实际温度差在±2.5℃以内，
颗粒饲料。将配好的饲料放入烘箱中烘干8小时左右，取出
接合气氛为氩气氛。
饲料中的水分。将饲料加入注塑机的进料口，通过调节
采用阿基米德排水法检测烧结样品的密度；
料温、模具温度、注射速度、注射压力等各种参数，以便获得所需的成型。
对于相同范围（7.50~7.60 gfcm）的样品，将样品放入加热炉中至预定温度
所需的无缺陷 HK30 生坯。
高温保温预定时间后取出，迅速将样品放入水中快速冷却保存
●化学成分：
●机械性能：
抗拉强度σb（MPa）：≥450
条件屈服强度σ0.2（MPa）：≥240
伸长率δ5（%）：≥10
●物理性能：
密度：7.9 – 8.2 克/立方厘米
热膨胀系数 α：1.7E-5-1.9E-5 1/K 在 20°C
熔点 Tm：1375 至 1450°C
20°C 时的比热 cp 440 J/(kg K)
20°C 时的导热系数 λ 11-21 W/(m·K)
其原始奥氏体晶界，在实验温度和时间下观察其奥氏体晶粒长大
1150℃以后，随着加热温度的升高，奥氏体晶粒的平均尺寸开始迅速增大。
健康）状况。 具体实验参数：加热温度为900、950、1000、1050、1100。
强改善。 有研究2认为，1000℃以下晶粒生长缓慢是由于Fe
1150、1200、1250℃，保温时间0、3、6、9、12 h。取样
与Cr等元素形成的碳化物在1000℃以下在奥氏体晶界中起作用。
样品研磨抛光后，用硝酸+盐酸溶液腐蚀晶界。徕卡金相显微镜观察
有效钉扎效应阻碍晶界迁移，奥氏体晶粒长大本质
观察腐蚀后烧结坯料的显微组织，采用直线截距法（执行
它是晶界的迁移，所以碳化物能有效地阻碍晶粒长大。
依据GB/T6394-2017标准），拉伸强度采用力学试验机测定
钢在加热过程中发生奥氏体相变后，奥氏体晶界在晶粒内长大
度，拉伸速度为2.0mm/min。
在驱动力的作用下会发生迁移，最终导致晶粒长大。
2 实验结果与讨论
在相同条件下，奥氏体晶粒长大速率可用下式l6表示：
2.1 保温温度对HK30晶粒尺寸的影响
V=-exp (-o/RT)oD
如图1所示，HK30耐热不锈钢在不同温度下保温12小时。
式中：k为常数o为晶界迁移活化能（J/mol），R为气体常数
晶粒形貌，晶粒形貌呈等轴状，随着加热温度的升高，奥氏体晶粒
(8.31 J/(mol'K))，T为绝对温度(K)，d为奥氏体晶粒平均直径(pum)，
晶粒经过了明显长的天数。同时，图 1 (a)、(b)、(c) 中的晶粒尺寸不均匀
o 是界面能 (J/mol)。
对比图l(f)、(g)、(h)，晶粒尺寸比较均匀，奥氏体级界比较平整
由上式可知，奥氏体晶粒长大速度与保温温度呈指数关系，
平直，许多相交晶界英角接近120℃，形状比较稳定。 图 2
在保温时间一定的情况下，随着保温温度的升高，奥氏体晶粒
图为保温12h时奥氏体晶粒平均尺寸随加热温度的变化曲线。
平均尺寸还应与保温温度呈指数关系，如图2所示，保温12小时
从图2可以看出，在相同的保温时间下，加热温度越高，奥氏体组织
平均晶粒尺寸与不同保温温度的关系曲线，晶粒一目了然
平均晶粒尺寸越大，晶粒长大速度越快。从图2曲线的趋势看
平均尺寸数据呈指数增长趋势，符合上式所呈现的规律。
可以看出，奥氏体晶粒的平均尺寸与加热温度大致呈指数关系。存在
李伟 2 等研究了钢在不同加热温度和保温时间下的奥氏性能。
1000℃之前，奥氏体晶粒的平均尺寸随加热温度变化缓慢，且长大趋于
的晶粒长大规律，研究结果表明钢的奥氏体晶粒尺寸
趋势不明显：1000℃以后，奥氏体晶粒长大速度开始加快：
随着加热温度的升高呈指数增长，这与本文得到的结论相似。
从图中可以看出，随着保温时间的延长不锈钢换热管晶粒度要求，奥氏体晶粒大致呈抛物线长大。 在相同的保温温度下，保温时间越长，晶粒的平均尺寸越大，且随着保温时间的延长，晶粒长的趋势越来越慢。 从图中还可以看出，在不同的保温温度下，保温时间对晶粒尺寸的影响不同，温度越高，保温时间对晶粒尺寸的影响越大。
在等温生长条件下，奥氏晶粒的平均尺寸与时间的关系可以用贝克方程I7来描述：
d-do=kP
式中，α为保温时间为t时的平均粒径（Jum），do为原晶粒的平均直径（um），k为常数，i为保温时间（s），n为晶粒生长指数
利用本文的实验数据，由式（1）得到ln(d-do)-Int关系曲线（如下图所示）。 可以看出ln(d-do)和Int之间存在很好的线性关系。 在1250℃～1150℃温度范围内，奥氏体晶粒随保温时间的变化符合Beck方程。 同时，从图中还可以发现，随着加热温度的升高不锈钢换热管晶粒度要求，晶粒长大指数n有增大的趋势。 可以计算出1250℃、1200℃、1150℃温度下对应的n值分别为0.72、0.50、0.44，即温度越高，晶粒生长速度越快，这与左图反映的规律是一致的。 周超⒅等研究了钢中奥氏体晶粒长大的动力学，研究结果与本文得到的趋势相似。返回搜狐查看更多
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