2115无磁不锈钢热轧板的组织和性能

摘要

随着中国国防工业和交通运输等领域的快速发展，对于无磁钢的需求日益增长。作为精密仪表和特种装备制造所采用的高端无磁钢结构部件，因其对力学性能、无磁性能、焊接和耐蚀性等综合稳定性能要求较高，研究与开发Cr-Ni无磁不锈钢显得尤为迫切。本文设计了一种高Cr-Ni无磁不锈钢(0Cr21Ni15，以下简称为2115钢)为研究对象，通过高温压缩热模拟实验，研究了2115钢的热变形行为;通过热轧、固溶和时效处理实验，结合室温拉伸实验、EBSD、XRD、SEM、能谱分析、TEM等研究了热轧和热处理过程中的组织和性能演变规律。论文主要工作如下: (1)通过单道次高温热压缩实验研究了2115钢的热变形行为，实验温度为900～1150℃，应变速率为0.1～10s-1，分析了变形温度、应变速率和应变量对2115钢微观组织演变规律的影响，高温、低应变速率和大变形量有利于发生动态再结晶;计算得到热变形激活能为663.48KJ/mol，并计算得到各变形条件下的Z参数值;建立了本构方程和变形抗力模型，为实际热轧提供了理论参考。 (2)研究了2115钢不同的热轧工艺制度下显微组织演变，测试和分析了2115钢热轧板的力学性能。热轧变形后的组织是变形奥氏体，晶粒取向差分布不均匀;终轧温度较高、冷却速度大时，奥氏体晶粒变形程度较小;热轧过程中晶粒组织主要发生回复和部分动态再结晶，位错密度较高，需要高温退火来改善组织和性能;屈服强度为792MPa，室温抗拉强度为980MPa，延伸率为30％，试样断裂方式为韧性断裂。 (3)研究了不同固溶处理制度下的显微组织演变规律，测试了力学性能。在850～1200℃固溶处理温度范围内，随着温度的升高，热轧后的形变组织逐渐得到消除，组织逐渐均匀，碳化物得到充分溶解，再结晶温度在950℃左右。固溶温度为1050℃，保温时间12min固溶处理制度下的晶粒均匀细小;经过1050℃固溶处理后，室温屈服强度为580MPa，抗拉强度为889MPa，延伸率为42％，磁导率为1.0021。 (4)2115钢经不同时效温度(500～650℃)、不同保温时间(4～14h)时效处理后，在晶内和晶界都析出第二相，并且随着时效温度的升高，晶界上析出物先增多后减少，在600℃达到最大，随着时效时间的延长，晶界上析出相逐渐增多，弥散分布的第二相逐渐聚集长大，并不断粗化，呈棒状、颗粒状等。析出相中含有较高的Nb、Cr元素，晶界析出的第二相主要为NbC和Cr23C6。钢的时效后屈服强度、抗拉强度较固溶后的均提高20～50MPa，延伸率大致不变，磁导率为1.0025。

目录

声明

摘要

第1章绪论

引言

1．1无磁钢的分类和性能特点

1．1．1无磁结构钢

1．1．2无磁不锈钢

1．2无磁不锈钢的研究状况

1．2．1国外无磁不锈钢发展和研究状况

1．2．2我国无磁不锈钢发展和研究状况

1．3无磁不锈钢的组织结构特点

1．3．1无磁不锈钢的组织特点

1．3．2合金元素对无磁不锈钢组织和性能的影响

1．3．3无磁不锈钢中常见的析出相

1．4无磁不锈钢热处理特点

1．4．1常用的热处理方法

1．4．2热处理方法选用依据

1．5奥氏体不锈钢的强化机理

1．5．1固溶强化

1．5．2位错强化

1．5．3第二相强化

1．5．4细晶强化

1．6本文的研究背景、目的和主要内容

2．1引言

2．2实验材料及仪器

2．2．1实验材料

2．2．2实验分析仪器

2．3实验方法

2．3．1单道次等温热压缩实验

2．3．1热轧实验

2．3．2热处理实验

2．3．3力学性能实验

2．3．4金相组织观察

2．4．5扫描电子显微镜

2．4．6透射电子显微镜

2．4．7电子探针

2．4．8磁导率测试

2．5本章小结

第3章2115钢的热变形行为研究

3．1引言

3．2真应力-真应变曲线分析

3．3热变形参数对显微组织的影响

3．3．1变形温度

3．3．2变形速率

3．3．3变形程度

3．4热变形激活能与本构方程的建立

3．5变形抗力模型

3．6本章小结

第4章2 11 5钢的热轧组织性能研究

4．1引言

4．2实验工艺参数

4．3实验结果及分析

4．3．1显微组织

4．3．2 SEM分析

4．3．3 EBSD分析

4．3．4 EDS分析

4．3．5 TEM分析

4．3．6宏观硬度测试

4．3．7拉伸性能测试

4．3．8拉伸断口形貌分析

4．4本章小结

第5章2 11 5钢的固溶处理实验研究

5．1引言

5．2固溶处理实验设计

5．3实验结果及分析

5．3．1显微组织观察

5．3．2 EDS分析

5．3．3 TEM分析

5．3．4宏观硬度测试

5．3．5拉伸性能测试

5．3．6磁性能测试

5．4本章小结

第6章2 11 5钢的时效处理实验研究

6．1引言

6．2实验结果及分析

6．2．1时效处理对析出相的影响

6．2．2时效处理对力学性能的影响

6．2．3析出相的形态及成分分析

6．2．4 TEM分析

6．2．5拉伸断口形貌测试

6．2．6磁性能测试

6．3本章小结

第7章结论

参考文献

致谢