高氮奧氏體不銹鋼顯微組織及力學(xué)性能的研究.pdf

1、不銹鋼自從問世以來就受到人們的青睞，然而不銹鋼的生產(chǎn)中需要大量的鎳，而世界鎳資源儲藏量不足以滿足人們對不銹鋼的需求量。
　　 高氮奧氏體不銹鋼（以下簡稱高氮鋼）的問世解決了這一問題，它是一種資源節(jié)約型不銹鋼，利用氨、錳等元素部分取代或完全取代鎳來節(jié)約鎳元素。氮是一種強烈奧氏體穩(wěn)定化元素，少量的氮即可以達(dá)到穩(wěn)定奧氏體的作用。碳、氮共同作用可以大幅度提高高氮鋼強度，對室溫的韌性影響不大，并且材料的耐局部腐蝕性有所提高。
　　

2、 國內(nèi)近幾年已經(jīng)開始生產(chǎn)高氮鋼，目前生產(chǎn)應(yīng)用最多的是發(fā)電機護環(huán)鋼Cr18Mn18N。但是高氨鋼在生產(chǎn)和應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)很多問題，例如氮的加入非常困難，氮對材料韌性的影響，高氮奧氏體不銹鋼中溫敏化，高溫析出第二相，以及低溫出現(xiàn)的韌脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象等。本文將針對高氮鋼鑄錠組織性能、高溫?zé)崴苄?、第二相析出?guī)律做系統(tǒng)的研究，另外探索了高氮鋼低溫韌脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。研究結(jié)果表明：
　　 l.Cr-Mn-N系高氮鋼鑄錠晶粒粗大，認(rèn)為是Mn含量過高，C、N原子

3、擴散速度快導(dǎo)致高溫下晶粒長大迅速。感應(yīng)爐熔煉鑄錠中枝晶偏析嚴(yán)重，晶間偏聚較多的Cr、 Mn、C、Si原子，但未見N原子的偏聚。電渣重熔雖然可以改善該鋼種的成分偏析和組織不均勻性，但是對晶粒細(xì)化無作用。高氮奧氏體不銹鋼鑄錠中出現(xiàn)渾圓球狀Fe3C，析出物顆粒相連結(jié)成網(wǎng)狀。
　　 2．Cr18Mn18N高氮鋼熱模擬實驗中發(fā)現(xiàn)，在1000-1100℃呈現(xiàn)低塑性區(qū)，面縮率僅為30％左右，斷口呈現(xiàn)沿晶非解理斷裂：而在1150-1200℃呈現(xiàn)

4、較高面縮率和較低變形抗力，而收縮率達(dá)60％以上、斷口為韌窩型韌性斷裂。試樣強度均隨著溫度升高而不斷降低，且在同一溫度條件下，變形速率越大，抗拉強度越大。
　　 3．鍛造處理的試樣固溶后進行常溫拉伸試驗發(fā)現(xiàn)隨著固溶溫度的增加高氮鋼由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂，碳化物消融，顆粒逐漸變小。
　　 4．?dāng)嗫陲@微組織觀察發(fā)現(xiàn)，該鋼種晶粒異常粗大，并且隨溫度升高，晶界逐漸模糊、晶粒逐漸長大。在1100℃開始，金相視野內(nèi)觀察不到晶界。12

5、00℃時開始析出鐵素體，1300℃時存在大量的鐵素體，并且鐵索體己經(jīng)長大。
　　 5．在Cr18Mn18N不同溫度的析出規(guī)律研究中，只觀察到Cr3C2、鐵素體和極少數(shù)TiN的沉淀析出，未發(fā)現(xiàn)Cr2N。析出規(guī)律與相圖不符合，因為實驗的狀態(tài)不同。相圖為平衡狀態(tài)的熱力學(xué)計算結(jié)果，即表征了以緩慢升溫或冷卻速度條件下的相變、相組成。而實驗升溫、冷卻速度均較快。
　　 6．“V”字型熱塑性規(guī)律源于內(nèi)部組織變化，即800～950℃時，

6、Fe3C已溶八基體而Cr3C2尚未大量析出，因此塑性較好，而在1000～1100℃之間，Cr3C2不僅從晶界、并且從晶內(nèi)沿著樹枝晶的晶間方向大量析出，同時此溫度區(qū)間晶粒嚴(yán)重粗大化，因此使得熱塑性急劇下降。
　　 當(dāng)溫度繼續(xù)升高至1150℃，Cr3C2發(fā)生溶解，高氮鋼進入純奧氏體相區(qū)，熱塑性提高。1200℃開始奧氏體基體內(nèi)析出島狀鐵索體，隨溫度升高，鐵素體晶粒長大。
　　 7．高氮奧氏體不銹鋼存在著韌脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，不同成分的