新型低镍不锈钢的组织分析和力学性能研究

摘要

含氮低镍不锈钢能够在较大程度提高材料强度的情况下对韧性损害较小，同时能够节约战略资源镍元素而降低材料成本，因此，近年来掀起了一股研究热潮。我国加氮不锈钢研究起步较晚，在制造设备和机理分析等方面还有很多问题值得探讨，如氮的加入比较困难，氮对材料韧性的影响，以及低温出现的韧脆转变现象等等。本文设计了两种新型含氮节镍不锈钢，一种是高氮低镍奥氏体不锈钢(HNG)，另一种是低镍双相不锈钢(LNG)。研究了两种试验钢的室温组织与力学性能以及低温下的韧脆转变现象和组织的稳定性。
　　试验对HNG奥氏体不锈钢和LNG双相不锈钢进行固溶处理，分别在1050℃、1100℃和1150℃保温一小时快速水冷。固溶处理后，HNG奥氏体不锈钢的组织均为单相奥氏体组织，1050℃的奥氏体晶粒更细小均匀，随着固溶温度的升高，奥氏体晶粒有长大的趋势;LNG双相不锈钢的固溶组织均为奥氏体和铁素体组成的双相组织，随着固溶温度的升高，基体中铁素体含量呈增多的趋势，略低于奥氏体含量。
　　对试验钢进行室温力学性能试验，HNG奥氏体不锈钢经过1050℃固溶处理后的强度和冲击吸收功较高，其室温抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和断面收缩率的数值分别为849.175MPa、539.747MPa、51.8％和68.64％，冲击功为225.85J，拉伸和冲击断口上均布满了韧窝，属于典型的塑性断裂，韧窝底部的夹杂物主要为铝、硅、铬、锰和氧组成的混合物;LNG双相不锈钢经过1100℃固溶处理后的强度和冲击吸收功较高，其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和断面收缩率的数值分别为691.920MPa、459.606MPa、44.2％和73.99％，冲击功为250J，拉伸和冲击断口上均布满了韧窝，呈塑性断裂特性，韧窝底部的夹杂物主要为铁、铬和锰组成的金属间化合物。HNG奥氏体不锈钢和LNG双相不锈钢随着冲击温度的降低冲击功均逐渐降低，LNG双相不锈钢降低更快，在-196℃时LNG双相钢为7.9J，而HNG奥氏体钢为40.77J。两种试验钢在室温至低温下的韧脆转变过程均为:韧窝→拉长的韧窝→混合型断裂（出现了脆性台阶）→沿晶断裂。在测试温度范围内，未发现马氏体转变。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 本课题研究的意义

1．2 高氮低镍奥氏体不锈钢的发展

1．2．1 高氮钢的国内外发展过程及现状

1．2．2 高氮奥氏体不锈钢中合金元素的作用

1．3 低镍双相不锈钢的发展

1．3．1 低镍双相不锈钢的性能特点、代表牌号及主要应用领域

1．3．2 节镍型双相不锈钢国内外研究进展

1．4 课题来源及本论文的研究目的和研究内容

1．4．1 课题来源

1．4．2 论文的研究目的及内容

第二章 试验材料及试验方法

2．1 试验材料

2．2 试验方法

2．2．1 固溶处理

2．2．2 室温力学性能测试试验

2．2．3 低温力学试验

2．3 本章小结

第三章 试验钢组织和室温力学性能研究

3．1 显微组织分析

3．1．1 HNG高氮低镍奥氏体不锈钢显微组织分析

3．1．2 LNG低镍双相不锈钢的显微组织分析

3．1．3 试验钢硬度测试

3．2 室温拉伸分析

3．2．1 HNG室温拉伸数据及断口扫描

3．2．2 LNG室温拉伸数据及断口扫描

3．2．3 讨论

3．3 室温冲击分析

3．3．1 HNG奥氏体不锈钢室温冲击试验数据及断口扫描

3．3．2 LNG双相不锈钢室温冲击试验数据及断口扫描

3．4 本章小结

第四章 试验钢低温冲击性能及组织分析

4．1 低温冲击试验结果

4．2 冲击断口扫描

4．3 断口EDS分析

4．4 显微组织观察

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文