各種元素對不銹鋼組織性能的影響

《各種元素對不銹鋼組織性能的影響》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、低鎳奧氏體不銹鋼組織與凝固模式Cr-№-N系奧氏體不銹鋼因為具有低鎳低成本特點而受到廣泛關注，但是由于成分與傳統(tǒng)的Cr-Ni系奧氏體不銹鋼不同，因此該系列不銹鋼在軋制過程中容易出現(xiàn)邊裂等問題。這種邊裂的產(chǎn)生與凝固模式有關。奧氏體不銹鋼的凝固模式主要由化學成分決定，同時受冷卻速度的影響。本論文選用新型低鎳Cr．Mn-N系奧氏體不銹鋼Crl5Mn9Cu2NilN為實驗材料，利用THE砌ⅥORESTOR-W型焊接熱模擬機對試樣進行可控制冷卻速度和調(diào)整Cr、Mn含量的凝固實驗，采用光學顯微鏡和電子探針等手段，研究了冷卻速度和Cr、Mn含量對Crl5Mn9Cu2_NilN鋼組織和凝固模式

2、的影響。首先開發(fā)了在焊接熱模擬試驗機上進行熔煉試驗的實驗方法。在熔煉實驗中發(fā)現(xiàn)：保溫時較大電流會產(chǎn)生較大電磁攪拌力，進而使熔煉后試樣中出現(xiàn)孔洞。這個問題通過嚴格控制熱電偶的位置，盡量減小加熱線圈電流和適當延長保溫時間等關鍵操作得以解決。然后利用開發(fā)成功的熔煉實驗方法進行了控制冷卻速度和改變Cr、Mn含量的凝固實驗?？刂评鋮s速度凝固實驗結果表明：當冷卻速度較小時，試樣的組織為奧氏體基體上分布著蠕蟲狀鐵素體，凝固模式為FA模式；當冷卻速度增大時，凝固模式變?yōu)榇蟛糠忠合嘞任龀鲨F素體，剩余液相直接析出奧氏體模式；隨冷卻速度增大，鐵素體形態(tài)經(jīng)歷了從蠕蟲狀向網(wǎng)狀、樹枝狀和側板條狀轉變。調(diào)整

3、Cr和Mn含量實驗結果表明：Cr含量大于17．8％時，凝固模式由大部分液相先析出鐵素體而剩余液相直接析出奧氏體模式轉變?yōu)镕A模式。Cr含量為18．8％時，N含量較低的試樣組織變?yōu)殍F素體和奧氏體各占約50％的雙相鋼，N含量較高的試樣組織仍為奧氏體基體上分布有網(wǎng)狀鐵素。含量大于11％時，Mn由奧氏體化元素轉變?yōu)殍F素體化元素，使得凝固模式由液相先析出鐵素體而剩余液相直接析出奧氏體模式轉變?yōu)镕A模式，較高的Mn含量增加了固．液界面前沿的成分過冷度，使得結晶形態(tài)由胞狀轉變?yōu)闃渲?。?章緒論1．1低鎳奧氏體不銹鋼及其發(fā)展趨勢1．1．1奧氏體不銹鋼分類自從上世紀初，德國EsseIDⅢ發(fā)明奧

4、氏體不銹鋼以來，其應用和發(fā)展迅速，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中越來越占據(jù)舉足輕重的地位。奧氏體不銹鋼按成分可分為Cr-Ni系和Cr-Mn-N系兩個系列。300系列(Cr．Ni系)不銹鋼是最早開發(fā)出來的奧氏體不銹鋼，其代表鋼種為304和316，該系列鋼含有足夠的Cr、Ni元素，通過較高Ni元素獲得穩(wěn)定的奧氏體組織。這類鋼的特點是在室溫和低溫下都具有良好的塑性和韌性、高的彈性模數(shù)、低的熱導率、磁導率和電導率及良好的可焊接性能和耐腐蝕能力。雖然機械性能比較低，且和鐵素體不銹鋼一樣不能通過熱處理強化，但可以通過冷加工變形的方法，利用加工硬化作用提高它的強度。缺點是該系列不銹鋼對晶問腐蝕及應力

5、腐蝕比較敏感，需通過適當?shù)睾辖鹛砑觿┘肮に嚧胧┫?。為獲得特殊性能，可添加其它元素，如Si元素含量一般在1．3塒％，可提高鋼的抗氧化能力，甚至高達5嘶％可應用在特定環(huán)境中耐硝酸腐蝕。為提高層錯能，節(jié)約Ni資源而添加Cu元素：為提高鋼的切削性能而添加S元素乜q1；為防止晶界貧Cr，產(chǎn)生晶間腐蝕而添加Ti、Nb等元素以穩(wěn)定組織；為提高抗點腐蝕能力，可添加24吼％的Mo元素，這對促進固溶強化作用也是十分有利的。200系列(Cr．Mn．N系)奧氏體不銹鋼具有高Mn、N低Ni的特點，是為節(jié)約Ni資源而開發(fā)出來的，它的奧氏體化元素除Mn之外還有N，其Ni含量低于300系列不銹鋼，鋼中Mn起

6、穩(wěn)定奧氏體的作用。由于N強烈地形成并穩(wěn)定奧氏體且起很好的固溶強化作用，提高了奧氏體不銹鋼的強度，因此這個系列的不銹鋼，適宜在承受較重負荷而耐蝕性要求不太高的設備和部件上使用H。61。目前，美國、日本、德國、法國、中國、韓國、印度等主要不銹鋼生產(chǎn)國家都有200系列的不銹鋼標準和牌號。其中，以美國、中國和俄羅斯在標準中納入的200系列牌號最多。美國標準最完整，至少有28個200系列不銹鋼標準牌號和企業(yè)牌號。印度國家標準中200系列鋼種只有1個，但印度Jin(1aJ公司200系列不銹鋼有J1、J3和J4共3個牌號。印度J1、J4牌號比較特殊，全球諸多國家和廠商均沒有與之相對應的牌號№

7、，。1．1國內(nèi)外200系列不銹鋼相應牌號及化學成分(質(zhì)量分數(shù))%。表1．2低鎳奧氏體不銹鋼發(fā)展局勢。低鎳是不銹鋼中主要的合金元素，它是奧氏體形成元素。但是，鎳資源屬于緊缺資源，由于全球硫化鎳礦資源已出現(xiàn)危機，新增產(chǎn)量十分有限，新紅土鎳礦開發(fā)利用受諸多因素影響，短時期內(nèi)難以形成產(chǎn)能。因此，今后幾年鎳市場將出現(xiàn)供應嚴重短缺的局面。2003年，我國生產(chǎn)鎳精礦含量6．2萬噸，同比增長13．6％，電解鎳6．7萬噸，增長25．2％，進口精鎳6．72萬噸，增長113．3％，鎳合金、鎳材2．65萬噸，增長3