热处理工艺对0Cr18Ni10Ti不锈钢组织和性能的影响

摘要

0Cr18Ni10Ti不锈钢具有较好的抗腐蚀性能及冷加工冲压性能，已被广泛应用于制造深冲成型零件、输酸管道和储酸容器等。但由于0Cr18Ni10Ti不锈钢组织中常存在铁素体含量过高、组织成分不均匀等现象，降低了其耐腐蚀性能。随着应用环境的日益苛刻，0Cr18Ni10Ti不锈钢在工程应用中往往会发生腐蚀失效，每年因为0Cr18Ni10Ti不锈钢的腐蚀失效造成的经济损失相当巨大。因此，研究提高0Cr18Ni10Ti不锈钢的耐腐蚀性能的技术具有较为重要的工程意义。目前，提高0Cr18Ni10Ti不锈钢的耐腐蚀性能的方法主要有热处理和表面改性等。其中，通过热处理来提高0Cr18Ni10Ti不锈钢的耐腐蚀性能具有工艺设备简单、成本低和耗时短等特点，所以其应用越来越广泛。但传统的、单一的固溶处理或稳定化处理并不能有效解决0Cr18Ni10Ti不锈钢晶间腐蚀倾向以及在H+、Cl-富集环境下的点蚀倾向，同时难以兼顾其硬度等性能。如何在改善0Cr18Ni10Ti不锈钢耐腐蚀性的同时又保证其较好的硬度等性能成为研究的关键技术难题之一，因此研究热处理工艺技术对0Cr18Ni10Ti不锈钢的组织结构、耐腐蚀、硬度等性能的影响具有较为重要的意义。
　　本论文在文献调研基础上，综合考虑0Cr18Ni10Ti不锈钢加工工艺设备的简便、易于操作和低成本等因素，对0Cr18Ni10Ti不锈钢设计了固溶处理以及固溶+稳定化复合热处理工艺制度;优化了其固溶处理温度和时间等工艺参数，得出了0Cr18Ni10Ti不锈钢较佳的固溶处理工艺制度;并在此基础上对样品进行了固溶+稳定化复合热处理研究，得出了0Cr18Ni10Ti不锈钢较佳的固溶+稳定化复合热处理工艺制度;利用金相分析、失重法、SEM和硬度测定等手段探讨了固溶处理以及固溶+稳定化复合热处理工艺对0Cr18Ni10Ti不锈钢的金相组织、耐腐蚀性能和硬度的影响。本论文得到的主要结论如下:
　　0Cr18Ni10Ti不锈钢在经过980℃、1040℃、1100℃和1160℃固溶处理后，原始组织中的铁素体和碳化物大量溶解，得到的组织成分更为均匀，其耐腐蚀性能和硬度都得到不同程度的提高。其中，经过980℃×1.5h固溶处理后，其失重速率由0.0231g/h降低到0.0105g/h，硬度平均值由678.7HV增大到853.6HV;经过1040℃×0.5h固溶处理后，其失重速率由0.0231g/h降低到0.0104g/h，硬度平均值由705.4HV增大到836.2HV;经过1100℃×1h固溶处理后，其失重速率由0.0231g/h降低到0.0124g/h，硬度平均值由719.5HV增大到747.1HV;样品经过1160℃×0.5h固溶处理后，其失重速率由0.0231g/h降低到0.0127g/h，硬度平均值由706.1HV增大到902.1HV。
　　0Cr18Ni10Ti不锈钢在经过1100℃×1h与1160℃×0.5h固溶基础上，再进行890℃×2h稳化退火，原始组织中的铁素体与碳化物得到充分溶解，得到了单一的奥氏体组织，并消除了枝晶偏析等组织缺陷，晶粒大小均匀，晶界清晰、附近无腐蚀沟，耐腐蚀性能得到极大改善。其中，经过1100℃×1h固溶+890℃×2h稳化处理后，0Cr18Ni10Ti不锈钢的失重速率由0.0231g/h降低到0.0042g/h，硬度平均值由719.5HV增大到740.7HV;经过1160℃×0.5h固溶+890℃×2h稳化处理后，0Cr18Ni10Ti不锈钢的失重速率由0.0231g/h降低到0.0074g/h，硬度平均值由706.1HV降低到679.4HV;而0Cr18Ni10Ti不锈钢在980℃×1.5h固溶+890℃×2h稳定化处理与1040℃×0.5h固溶+890℃×2h稳定化处理后，降低了固溶后材料的硬度和耐腐蚀性能。
　　0Cr18Ni10Ti不锈钢的最佳热处理工艺为1100℃×1h固溶+水冷+890℃×2h稳化+空冷，经过这样处理过的0Cr18Ni10Ti不锈钢有良好的组织、硬度和耐腐蚀性能。本研究对改善0Cr18Ni10Ti不锈钢材料的组织、硬度和耐腐蚀性能有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本论文的研究背景

1．2 奥氏体不锈钢

1．2．1 奥氏体不锈钢的成分与组织结构

1．2．2 奥氏体不锈钢的腐蚀机理与防治措施

1．2．3 奥氏体不锈钢的热处理

1．3 0Cr18Ni10Ti不锈钢

1．3．1 0Cr18Ni10Ti不锈钢的成分与组织结构

1．3．2 0Cr18Ni10Ti不锈钢的耐腐蚀性能及研究方向

1．3．3 热处理对0Cr18Ni10Ti不锈钢耐腐蚀性能影响的研究现状

1．3．4 表面改性及其它处理对0Cr18Ni10Ti不锈钢耐腐蚀性能影响的研究现状

1．3．5 0Cr18Ni10Ti不锈钢耐腐蚀性能还需进一步研究的问题

1．4 本论文研究的目的与意义

1．4．1 本论文研究的目的

1．4．2 本论文研究的意义

1．5 本论文研究的内容与技术路线

1．5．1 本论文研究的内容

1．5．2 本论文研究的技术路线

第2章 实验部分

2．1 实验原材料与化学试剂

2．1．1 实验原材料

2．1．2 化学试剂

2．2 实验仪器设备

2．3 0Cr18Ni10Ti不锈钢的热处理实验

2．3．1 0Cr18Ni10Ti不锈钢的热处理工艺设计

2．3．2 0Cr18Ni10Ti不锈钢的热处理

2．4 0Cr18Ni10Ti不锈钢的金相制备与组织结构分析

2．4．1 0Cr18Ni10Ti不锈钢的金相制备

2．4．2 0Cr18Ni10Ti不锈钢的金相组织结构分析

2．5 0Cr18Ni10Ti不锈钢的耐腐蚀性能实验

2．5．1 0Cr18Ni10Ti不锈钢的耐腐蚀性能实验方案设计

2．5．2 0Cr18Ni10Ti不锈钢的耐腐蚀性能测试方法

2．6 0Cr18Ni10Ti不锈钢的硬度测试

2．7 0Cr18Ni10Ti不锈钢的微观组织形貌观察

第3章 固溶处理对0Cr18Ni10Ti不锈钢组织性能的影响

3．1 引言

3．2 固溶时间对0Cr18Ni10Ti不锈钢组织性能的影响

3．2．1 固溶时间对0Cr18Ni10Ti不锈钢金相组织的影响

3．2．2 固溶时间对0Cr18Ni10Ti不锈钢耐腐蚀性能的影响

3．2．3 固溶时间对0Cr18Ni10Ti不锈钢硬度的影响

3．3 固溶温度对0Cr18Ni10Ti不锈钢组织性能的影响

3．3．1 固溶温度对0Cr18Ni10Ti不锈钢金相组织的影响

3．3．2 固溶温度对0Cr18Ni10Ti不锈钢耐腐蚀性能的影响

3．3．3 固溶温度对0Cr18Ni10Ti不锈钢硬度的影响

3．4 本章小结

第4章 固溶+稳定化复合热处理对0Cr18Ni10Ti不锈钢组织和性能的影响

4．1 引言

4．2 固溶+稳定化复合热处理对0Cr18Ni10Ti不锈钢金相组织的影响

4．3 固溶+稳定化复合热处理对0Cr18Ni10Ti不锈钢耐腐蚀性能的影响

4．4 固溶+稳定化复合热处理对0Cr18Ni10Ti不锈钢硬度的影响

4．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果