200A奥氏体不锈钢组织结构与耐腐蚀性能研究

发布时间：2020-05-27 02:10

【摘要】：200系不锈钢因为用Mn和N代替昂贵的Ni,而且具有较好的耐腐蚀性能和力学性能,价格又比较低廉,因此获得广泛的应用。200A奥氏体不锈钢是在201奥氏体不锈钢的基础上设计出的低价新型不锈钢,其Cr含量为17.2~17.6%,Mn含量为8.95~9.56%,N含量为0.14~0.19%。为了了解新设计的200A奥氏体不锈钢是否具有商用价值,本论文对200A奥氏体不锈钢的组织结构和耐腐蚀性能进行了比较系统的测试研究,并重点研究了固溶时效以及氮含量对钢的组织及性能的影响,研究结果如下:200A奥氏体不锈钢锻后空冷态组织:基体为奥氏体,还存在少量条状α-Fe相;组织致密,晶粒细小,晶粒直径在0.035~0.05 mm之间,晶粒等级在5到7级之间;没有宏观裂纹与大型夹杂物,但存在少量显微坑洞,能谱分析表明:显微坑洞为氧化铬。1150℃固溶处理后,200A奥氏体不锈钢的基体主要为奥氏体,组织致密,没有宏观裂纹,与锻后空冷态相比,晶粒均明显增大。700℃时效处理后,晶界处出现了α-Fe相的条状组织,与1150℃固溶态相比,晶粒增大;800℃时效处理后,晶界处有化合物相的析出,与700℃时效态相比,晶粒增大;900℃时效处理后,晶界处析出相较多,布满晶界,晶内也有少量析出相存在,析出相向晶内发展,与800℃时效态相比,晶粒增大。硬度测试结果表明:三种200A奥氏体不锈钢锻后空冷态、固溶时效态试样的显微硬度在209.38 HV0.5~292.88 HV0.5之间;试验钢经固溶处理后,氮等合金元素溶入基体,钢的硬度降低。时效处理后化合物相析出,提高了钢的硬度。极化曲线测试结果表明:在3.5%NaCl溶液中,三种200A奥氏体不锈钢1#(0.14%N)、2#(0.16%N)、3#(0.19%N)的腐蚀电位分别为:-0.44997 V、-0.43542 V、-0.48282 V;腐蚀电流密度依次为3.59×10~(-5) A/cm~2、1.72×10~(-5) A/cm~2、1.61×10~(-5) A/cm~2。与3Cr13不锈钢相比,200A奥氏体不锈钢腐蚀电位与3Cr13的相差不大,但200A奥氏体不锈钢的腐蚀速度不到3Cr13的二分之一。与304不锈钢相比,腐蚀电位相差不大,但200A奥氏体腐蚀速度大于304不锈钢,耐均匀腐蚀性能较304不锈钢较差。电化学动电位再活化法测试(EPR)结果表明:经时效处理后,三种200A奥氏体不锈钢的再活化率在1.75~34%之间。经700℃时效处理,N含量0.14%时,再活化率最小,再活化率为1.75%,与300系不锈钢相比,具有更好的耐晶间腐蚀性。在浓硝酸浸泡实验表明:三种200A奥氏体不锈钢1#(0.14%N)、2#(0.16%N)、3#(0.19%N)的腐蚀率分别为0.037 g/(h×m~2)、0.100 g/(h×m~2)、0.036g/(h×m~2),试样表面出现较多腐蚀坑,而3Cr13不锈钢浓硝酸浸泡之后会迅速生成一层钝化膜,减缓腐蚀。200A奥氏体不锈钢的耐强化性酸腐蚀性与3Cr13不锈钢相比较差;在6%FeCl_3溶液浸泡实验表明:1#(0.14%N)、2#(0.16%N)、3#(0.19%N)的腐蚀率分别为18.556 g/(h×m~2)、5.724 g/(h×m~2)、15.717 g/(h×m~2)。304不锈钢的点腐蚀率为28.86 g/(h×m~2),200A奥氏体不锈钢耐点腐蚀性好于304不锈钢;在1%NaCl溶液浸泡实验表明:1#(0.14%N)、2#(0.16%N)、3#(0.19%N)的腐蚀率分别为0.297 g/(h×m~2)、0.464 g/(h×m~2)、0.169g/(h×m~2);在5%Na_2CO_3溶液浸泡实验表明:1#(0.14%N)、2#(0.16%N)、3#(0.19%N)的腐蚀率分别为0.071 g/(h×m~2)、0.152 g/(h×m~2)、0.119 g/(h×m~2);在2%醋溶液浸泡实验表明:1#(0.14%N)、2#(0.16%N)、3#(0.19%N)的腐蚀率分别为:0.564 g/(h×m~2)、0.150 g/(h×m~2)、0.211 g/(h×m~2)。200A奥氏体不锈钢耐均匀腐蚀性好于3Cr13不锈钢,差于304不锈钢;耐晶间腐蚀性与300系不锈钢相当;耐强酸腐蚀性差于3Cr13不锈钢;耐点腐蚀性好于304不锈钢;耐酸碱盐腐蚀性满足国标中家用食品金属烹饪器具不粘表面及测试规范;800℃氧化实验结果表明:1#(0.14%N)、2#(0.16%N)、3#(0.19%N)的氧化速率分别为0.02042 g/(h×m~2)、0.03348 g/(h×m~2)、0.02706 g/(h×m~2)。对照GB/T13303—199l标准,200A奥氏体不锈钢达到了完全抗氧化的级别。
【图文】：

热分析,奥氏体不锈钢

重庆大学硕士学位论文别为 1446 ℃、1447 ℃、1437 ℃，与热分析实验测得熔点一致。 200A 奥氏体不锈钢热分析实验考估算熔点，在 STA44PF3 型同步热分析仪上进行热分析实验，为固度制定提供参考。试样的直径为 5 mm，厚度为 1 mm，用氧化铝干热炉中。试验条件为：30~1000 ℃，10 ℃/min，氩气保护。果 2.1~2.3 所示，为三种 200A 奥氏体不锈钢在 30~1000 ℃热分析实验.14% N）在 569.67 ℃、617.42 ℃、871.30 ℃时有化合物相析出，从中，在 871.30 ℃之后没有出现其他峰，可以认为 1#（0.14% N）在化合物相已经完全析出。

热分析,奥氏体不锈钢,化合物

在 871.30 ℃之后没有出现其他峰，可以认为 1#（0.14% N）在化合物相已经完全析出。图 2.1 1#（0.14% N）200A 奥氏体不锈钢热分析结果Fig.2.1 Thermal analysis results of 1#（0.14% N）200A Austenitic Stainless steel
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.71

【参考文献】