铁素体不锈钢热轧态组织特征及其对性能影响研究

发布时间：2020-11-17 07:55

　　 作为机械零部件三种主要失效形式之一,腐蚀问题直接关系到国民经济各个领域。随着现代工业的快速发展,不锈钢在现代机械生产加工中得到广泛应用,为节约生产成本,铁素体不锈钢的发展越来越受到重视。本文研究了三种铁素体不锈钢410S(0Cr13)、430(1Cr17)和409L(00Cr12Ti)热轧态的组织、性能及其影响。主要采用特殊腐蚀剂、显微硬度、扫描电镜、能谱分析、比热曲线、透射电镜、电子探针和不同酸性腐蚀介质中的浸泡腐蚀等手段分析了三种铁素体不锈钢中非金属夹杂物的成分与来源、金相组织组成、断口侧向分层原因和剥蚀机理,并用定量法将拉伸性能、腐蚀性能和显微组织特征结合起来研究。 结果表明:三种铁素体不锈钢纵向和横向夹杂物差别不大,主要以氧化物为主,级别≤1.5级,整体夹杂物基本为细系,符合钢中夹杂物的要求。410S和430不锈钢夹杂物主要来自于脱氧过程中所用的材料、炉渣、耐火材料及耐火材料中的氧化物与脱氧渣中的氧化硅之间的反应形成的。409L不锈钢中含有与N亲和力较强的A1和Ti等元素,这些元素能与(吹N_2)气氛中的氮以及溶解于钢中的氮结合,形成氮化物夹杂。 410S、430和409L三种铁素体不锈钢热轧态的金相组织组成分别为:基体铁素体+～30%超低碳马氏体+少量(Cr,Fe)_(23)C_6碳化物、基体铁素体+(Cr,Fe)_(23)C_6碳化物和基体铁素体+少量(Cr,Fe)_(23)C_6碳化物组成。410S和430不锈钢中条带组织较为明显,为转变产物,且是冶金结合,作为铁素体基体上条带分布的第二相,或是具有一定数量的强韧相,或主要是微细碳化物成串的离散分布。因此,410S、430条带组织既不同于常见危害性较大的带状组织。所以410S、430条带组织对其力学性能等的影响不大。 在拉伸速率为5mm/min实验条件下,三种铁素体不锈钢热轧态纵向和横向的拉伸性能相差不大,是因为轧制过程中条带组织的特殊性和合金元素充分扩散的结果。410S和430不锈钢在拉伸过程中拉伸断口出现明显的侧向分层开裂现象,主要原因是超低碳马氏体组织和硬而脆的碳化物沿轧向的晶界分布状态构成了本试验用的410S、430不锈钢的薄弱环节,拉伸变形中,位错只能绕过它们,增加了形变阻力,也破坏了板材在厚度方向的连续性;而409L不锈钢拉伸断口无分层现象,这和其组织的均匀性和单一性保持一致。 三种铁素体不锈钢在0.5mol/lH_2SO_4+0.01mol/lKSCN溶液中晶间腐蚀倾向为410S＞430＞409L;在不同酸性腐蚀介质中410S和430不锈钢有较明显的分层腐蚀现象,腐蚀层间距与轧向分布的条带组织间距保持一致;409L不锈钢则表现为全面腐蚀,腐蚀表面有较多的腐蚀坑,腐蚀坑大小和其铁素体晶粒大小基本吻合。 经综合分析试验用钢的断口形貌、腐蚀特征和组织特征,表明其断裂形貌和腐蚀特征是由其沿轧向分布的条带组织和晶界处分布较多的第二相碳化物颗粒所致。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TG142.71
【部分图文】：

要有川崎千叶四厂、新日铁八蟠厂和巴西AC一ESITA厂，在国内太钢第二炼钢厂和宝钢不锈钢分公司也分别于2002年底和2004年4月建成并投产了类似生产线。图1.1给出了太钢三步法冶炼不锈钢工艺流程，该生产线为国内第一条同时也是世界第四条以铁水为主原料的三步法冶炼不锈钢的生产线，与国内外同类型生产线相比，主要特点在于:原料灵活、成本低、效率高、适用于多品种尤其是超低碳、氮不锈钢的生产。表1列出了国内外采用铁水为原料冶炼不锈钢的生产厂家及其工艺流程l’7]，可见上述几家企业在流程方面最大的区别在于所选用的转炉炉型是不同的，这主要是由各生产企业自身的特点所决定。嫉_。叠·曳鑫蓄妒瞬熬踱处舞)凑真鑫靡孰艇·瞧铸抓E人董嗽梦图1.1太钢三步法冶炼不锈钢工艺流程在生产线投产初期，对所有400系铁素体不锈钢均采用了”三步法”冶炼工艺，主要存在生产成本高和冶炼周期长等方面的问题。针对上述问题的存在

现代铁素体不锈钢已广泛应用于厨房设备、家用电器、建筑装饰、交通运输、环保、市政建设等几乎所有与人们生活密切相关的各个领域，在汽车、厨房设备中，其产量与消费量还有超过铬镍奥氏体不锈钢的趋势。图1.2给出了世界400系列不锈钢的市场展望。在未来几年中，由于价格优势，200系列不锈钢在印度和我国等地区需求将有所增长。300系列不锈钢需求增长放缓，市场份额将会下降。而400系列不锈钢的需求也将不断增长。铁素体不锈钢在不锈钢产量中占的比例也不断增加，1995年400系列不锈钢在全部不锈钢产量中仅占2%，到2002年就增长为11%，两年后这个比例又迅速地翻了一番，达到22%，在未来几年中预计将会达到35%。宫胶、洲生 200320052010图1.2世界400不锈钢市场展望扩大生产与应用现代铁素体不锈钢已经成为世界各国不锈钢节镍的主要方向。日本不锈钢生产厂家开发的耐点蚀、耐缝隙腐蚀性和力学性能俱佳的多种铁素体不锈钢种主要有 SUs430)IL(18er一eu一Nb一低e、N)、sus436JIL(19er一0.SMo一Ti/Nb一低C)和 SU5436)IL(18Cr一IMo一Ti/Nb一低C)系钢种。另外，还开发出SUS445JZ(22Cr一ZMo一Ti/Nb一低C、N)和SUS447(30Cr一ZMo一Nb一低c、N)等性能优良的高耐蚀铁素体不锈钢128]。铁素体不锈钢已在世界各主要产钢国引起重视

(e)430(Z)一2中g点电子探针原始图图2.24105、430不锈钢夹杂物电子探针图表2.3夹杂物电子探针点成分分析(wT%)Fe0CrAICaMnMgTiSi
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本文编号：2887254