退火对含钒铁素体不锈钢碳氮化物形成规律的影响

V、Ti、Nb是强碳氮化物形成元素，可以形成稳定的析出相，稳定基体自由碳氮。超纯铁素体不锈钢采用了Ti、Nb作为双稳定化元素，并大幅度减少碳氮含量，有效提升了钢材的塑性和成形性能。目前针对铁素体不锈钢中钒的析出展开的研究还较少，为此，本课题对一种新型含钒铁素体不锈钢碳氮化物的析出行为进行了研究，分析对比了不同退火温度条件下相关析出相的差异。

试验材料为某钢厂生产的B4300H含钒铁素体不锈钢，其化学成分（质量分数，%）为：C0.025，Si0.15，Mn0.70，P≤0.0001，S≤0.0001，Cr16.15，V0.15，N0.065，Fe余量。试样冷轧至厚度为0.8mm的板材，接着取样在额定温度1600℃箱式电阻炉中经910℃退火30s后出炉空冷。采用CMT5105微机控制电子万能试验机对冷轧板及冷轧退火板的力学性能进行检测。样品表面经预磨抛光在5gFeCl3+50mLHCl+100mLH2O混合溶液中腐蚀至变色，使用尼康LV150金相显微镜和HITACHISU-1500钨灯丝扫描电镜观察分析试样的组织特点。在JEM-2010F透射电子显微镜上进行析出相的观察，利用EDS分析了析出相成分。此外，对萃取出的碳氮化物进行XRD分析，进一步确定碳化物类型和比例。结果显示：

（1）随着退火温度的升高，析出相逐渐回溶，其平均尺寸减小，试样的抗拉强度提高，塑性下降。

（2）退火态下3类析出相：一类是Z相（包括不规则板状和短杆状），含有分布不均匀的V，是CrVN的复杂氮化物，其复杂的晶体结构对V的回溶具有拖曳作用；另一类是颗粒状M23C6，第三类是细小VCN。当温度达到910℃，M23C6及VCN发生部分回溶，析出量下降。

（3）大尺寸的Z相将对基体的韧塑性及抗疲劳性能产生不利影响。可考虑适当降低退火温度，缩短保温时间，从而在一定程度上控制其形核和长大。