氮对2Cr13马氏体不锈钢组织和性能的影响

摘要

随着现代社会的迅速发展，不锈钢在人们的生产和生活得到广泛使用。如何开发成本低、性能优良的材料成为了不锈钢产业发展的新方向。2Cr13马氏体不锈钢是一种综合性能良好的钢种，可用于蒸汽装备的轴和拉杆，医用器械以及餐具，尤其还是汽轮机叶片的典型用材，但其在海洋环境中使用时，其耐蚀性相对较差，无法满足恶劣海洋环境的耐腐蚀性要求。
　　本实验钢是在2Cr13不锈钢基础上，添加氮化合金，使用真空感应炉冶炼不同氮含量的试验钢。利用光学显微镜和扫描电镜研究不同氮含量对2Cr13马氏体不锈钢的组织的影响；采用极化曲线法和交流阻抗法对2Cr13不锈钢在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性进行测试，研究氮含量对2Cr13不锈钢的耐腐蚀影响；通过化学浸泡法研究了含氮马氏体不锈钢在6%FeCl3中的耐点腐蚀性能；利用盐雾腐蚀试验箱，研究了含氮马氏体不锈钢在盐雾腐蚀环境中的腐蚀行为；利用WDW-300拉伸实验机进行室温实验，研究不同氮含量对2Cr13马氏体不锈钢室温力学性能。
　　实验结果表明：相同的热处理条件下，与未含氮钢相比，含氮钢的淬火马氏体的板条更细小，回火组织中的碳化物分布更均匀；2Cr13不锈钢中加入氮后，自腐蚀电位和点蚀电位提高，腐蚀电流密度减小，从而减缓了腐蚀速度，改善了钢的耐腐蚀性能；6%FeCl3点蚀浸泡实验发现，与未加氮的实验钢相比，含氮的实验钢的腐蚀速显著降低；盐雾实验发现钢中添加氮，增加了氮化物的析出倾向，减少了大颗粒碳化物的析出，在一定程度上减少了基体Cr的缺失，从而改善了2Cr13的耐腐蚀性能；2Cr13不锈钢加入氮，淬火和回火后洛氏硬度分别提升了9.6%和2.9%；实验钢的抗拉强度由660MPa上升到822MPa，涨幅24.5%，屈服强度由485MP上升到618MPa，涨幅27.4%。