热轧高铝304、316L奥氏体不锈钢组织性能及铝元素的作用机制

摘要

针对石化装置材料用316L不锈钢抗均匀腐蚀性能和抗晶间腐蚀性能不够好的问题，本课题组研发了铸态高铝316L不锈钢，改性后的316L不锈钢具有优良的抗腐蚀性能同时，力学性能并未出现明显降低。基于此基础，本文将高铝304、316L不锈钢热轧加工成板材，并对轧制板材的组织、室温力学性能、腐蚀性能和焊接性能进行研究。目标是保证304、316L不锈钢具有力学性能不降低的前提下，具有良好抗腐蚀性能。
　　 本文以304、316L不锈钢为基础，分别加入质量分数为2、4％的Al，利用真空电弧炉熔炼并在水冷铜坩埚中冷却，将熔炼制备的高铝304、316L不锈钢在压力机和热轧机上进行开坯轧制，并对热轧后的板材进行组织分析和力学性能测试。结果表明，当Al含量不大于2wt.%时，合金始终为单相γ基体。热轧后，Al元素不再同铸态组织那样始终固溶于γ基体中，而是以Al4C3第二相的形式出现富集，当Al含量增加到4wt.%时，出现了α相。
　　 研究了Al质量分数为2、4%的304、316L不锈钢板材的室温力学性能。结果表明：在304合金中，随着Al含量的增加，合金的强度先降低后升高、塑性有所降低。在316L合金中，随着Al含量的增加，合金的强度显著升高、塑性明显降低。
　　 研究了316L不锈钢的抗均匀腐蚀性能及304、316L不锈钢的抗晶间腐蚀性能。发现在316L合金中添加2wt.%和4wt.%的Al时，合金的均匀腐蚀速率最低；铝质量分数为2%时，合金具有最低的晶间腐蚀速率。在304合金中，Al质量分数为4%的合金具有最佳的抗晶间腐蚀性能。
　　 研究了Al质量分数为4%的304不锈钢及Al质量分数为2%的316L不锈钢的焊接性能，结果表明高铝304、316L不锈钢具有良好的焊接性能。