20Cr13

mmmqy

哪位大哥帮忙解解惑，20cr13的直径30的圆棒，1000℃保温2小时空冷，然后710℃回火空冷，然后伸长率还达不到15%是什么原因哇

dzkyx1314

  这个情况可能需要研究一下金相组织，看看组织粗细程度、碳化物情况。

mmmqy

dzkyx1314 发表于 2025-7-4 07:45
这个情况可能需要研究一下金相组织，看看组织粗细程度、碳化物情况。

这个是金相组织图片

ljjsunny

mmmqy 发表于 2025-7-4 15:37
这个是金相组织图片

腐蚀的太深了，腐蚀液是不是好久没换？酒精都挥发了。组织都看不清楚啊！

dzkyx1314

mmmqy 发表于 2025-7-4 15:37
这个是金相组织图片

   组织不清楚，但是底下标尺是50um，图上好多组织都比标尺还长了，你自己对一下，组织应该是有点粗了。碳化物方面没有看到明显的网状碳化物，还好。

mmmqy

是的腐蚀剂放的有点久了

wangzeshi

**20Cr13**（旧牌号：2Cr13）是一种**马氏体型不锈钢**，属于中国国家标准（GB/T 1220-2007）中的中碳铬不锈钢，兼具一定的耐腐蚀性和较高机械强度。以下是其关键特性及应用的详细解析：

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### **一、化学成分（GB/T 1220-2007）**
| 元素       | 含量（%）        | 作用                     |
|------------|-----------------|--------------------------|
| **C（碳）** | 0.16-0.25      | 提高硬度，但降低耐蚀性    |
| **Cr（铬）**| 12.0-14.0      | 形成钝化膜，耐腐蚀        |
| **Si（硅）**| ≤1.0           | 脱氧，提高强度            |
| **Mn（锰）**| ≤1.0           | 改善热加工性              |
| **P、S**    | ≤0.04（磷、硫）| 杂质，需严格控制          |

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### **二、核心特性**
1. **耐腐蚀性**：  
   - 铬含量≥12%使其在弱腐蚀环境（如大气、水蒸气、弱酸）中形成钝化膜，但**耐蚀性弱于304（06Cr19Ni10）**，不适合强酸/盐雾环境。  
2. **机械性能**：  
   - 淬火+回火后硬度可达 **HRC 28-35**，抗拉强度≥600 MPa，适合承受中等载荷。  
3. **热处理敏感性**：  
   - 高碳含量使其易通过淬火（油冷或空冷）获得马氏体，但需及时回火以避免脆裂。  

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### **三、热处理工艺**
1. **淬火**：  
   - 温度：**980-1050℃**，保温后油冷或空冷（薄件）。  
2. **回火**：  
   - **低温回火（200-300℃）**：保持高硬度（HRC 30+），用于刀具等耐磨件。  
   - **高温回火（600-700℃）**：获得回火索氏体，提高韧性（如结构件）。  

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### **四、典型应用**
1. **刀具与刃具**：手术器械、餐刀、园艺剪刀（需抛光提升耐蚀性）。  
2. **机械零件**：轴类、泵阀零件、涡轮叶片（需防锈但非强腐蚀环境）。  
3. **模具**：塑料模具（表面镀铬增强耐蚀性）。  

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### **五、与其他不锈钢对比**
| 牌号      | 类型       | 耐蚀性 | 硬度（HRC） | 典型用途               |
|-----------|------------|--------|------------|------------------------|
| **20Cr13**| 马氏体不锈钢 | 中等   | 28-35      | 刀具、中等载荷零件      |
| **304**   | 奥氏体不锈钢 | 优     | ≤20        | 食品设备、化工容器      |
| **440C**  | 高碳马氏体  | 较好   | 55-60      | 高端刀具、轴承          |

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### **六、加工与使用注意事项**
1. **焊接性差**：需预热（200-300℃）并采用低氢焊条（如A102）。  
2. **防锈处理**：长期暴露潮湿环境需表面钝化或镀铬。  
3. **替代选择**：  
   - 更高耐蚀性：选**30Cr13**（3Cr13，碳含量0.26-0.35%）。  
   - 更高韧性：选**12Cr13**（1Cr13，低碳马氏体）。  

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**总结**：20Cr13是性价比高的马氏体不锈钢，适合需兼顾强度与一般耐蚀性的场景，但需严格把控热处理工艺以避免性能缺陷。

wangzeshi

针对20Cr13（2Cr13）直径30mm圆棒经过1000℃×2h空冷 + 710℃回火空冷后 **伸长率（A）仍低于15%** 的问题，可能的原因及解决方案如下：

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### **一、原因分析**
#### 1. **原始组织问题**
   - **铸态偏析未消除**：若棒材未经均匀化退火，Cr/C的枝晶偏析会导致局部脆性。
   - **非金属夹杂物超标**：硫化物（MnS）或氧化物夹杂割裂基体，降低塑性（需检查原材料报告）。

#### 2. **热处理工艺缺陷**
   - **淬火空冷速度不足**：  
     直径30mm的20Cr13空冷时，心部可能形成珠光体而非全马氏体，导致回火后组织不均匀。
   - **回火温度过高或时间不足**：  
     710℃已接近Ac1线（约730℃），若回火时间不足（建议≥2h），碳化物未充分球化，残留应力高。

#### 3. **碳含量偏高**
   - 20Cr13的C含量上限0.25%，若实际C接近上限，会显著降低塑性（每增加0.05%C，伸长率下降约2%）。

#### 4. **表面脱碳或氧化**
   - 1000℃加热时未通保护气氛，表面脱碳层（铁素体软层）导致测试时局部过早断裂。

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### **二、改进措施**
#### 1. **优化热处理工艺**
   - **淬火调整**：  
     - 改用 **油淬**（20-60℃快淬油）确保全马氏体转变，或采用 **分级冷却**（先空冷至850℃再油淬）。  
   - **回火优化**：  
     - 降低回火温度至 **650-680℃×3h**，促进碳化物球化，延长保温时间（每25mm厚度保温1h）。  
     - 回火后 **缓冷**（炉冷至500℃再空冷），减少二次应力。

#### 2. **材料与预处理**
   - **成分复检**：检测实际C、Cr含量，确保C≤0.22%。  
   - **预先正火**：若存在偏析，先进行 **1050℃×1h正火+空冷** 细化晶粒。

#### 3. **过程控制**
   - **保护气氛**：淬火加热时通氮气或氩气，避免脱碳（氧探头控制氧势≤0.1%）。  
   - **取样位置**：拉伸试样应取自心部，避免脱碳层干扰。

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### **三、工艺对比验证**
| 方案                | 淬火方式 | 回火工艺       | 预期伸长率（A%） |
|---------------------|----------|----------------|------------------|
| 原工艺              | 空冷     | 710℃×2h空冷    | 10-12%           |
| **改进方案1**       | 油淬     | 680℃×3h炉冷    | 16-18%           |
| **改进方案2**       | 分级冷却 | 650℃×4h空冷    | 18-20%           |

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### **四、补充建议**
1. **金相检测**：  
   - 检查回火后组织是否为 **回火索氏体**（球状碳化物均匀分布），若存在未溶碳化物或马氏体残留，需调整回火参数。  
2. **冲击试验**：  
   - 同步测试冲击功（KV2），若低于40J，表明回火脆性未消除，可加入 **回火后快冷**（水冷）避免脆性区。  
3. **断裂分析**：  
   - 观察拉伸断口形貌，若为冰糖状（沿晶断裂），提示回火脆性或杂质偏聚。

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通过上述优化，20Cr13的伸长率可提升至15%以上，关键是通过 **全马氏体淬火+充分回火** 实现韧塑性平衡。若仍不达标，需考虑更换低碳马氏体钢（如12Cr13）或采用形变热处理（锻造余热淬火）。
以上是用腾讯元宝的答案。有一定的参考价值。