温轧和冷轧态含铝高强304与316L不锈钢微观组织和拉伸性能及其强韧化机制
发布时间：2020-12-16 21:13
在304、316L奥氏体不锈钢中添加一定含量的铝元素可以显著提高其耐腐蚀性能和抗高温氧化性能,使该类不锈钢的使用寿命和服役效率得到提高,但目前仅限于实验室研究,而工业应用基础研究的缺乏阻碍了其发展。本课题组前期已对中频感应熔炼的含铝304、316L不锈钢的铸态、固溶态和热轧态进行了基础研究,而本文针对不同含铝量的304、316L不锈钢温轧态和冷轧态的微观组织演变规律、拉伸性能及热处理后织构演变进行了系统的实验研究,为其进一步的应用提供数据参考和理论依据。首先,针对含铝量为1wt.%和1.5wt.%的304不锈钢,利用不同变形量、不同变形温度的温轧工艺,制备了含铝304不锈钢温轧板材。研究发现,304奥氏体不锈钢加入铝元素后,相组成发生了改变,奥氏体基体上形成一定量的铁素体相,铝含量增加,铁素体相含量相应提高。相同变形量下,随着温轧温度的升高,晶粒尺寸增大,固溶态的再结晶晶粒体积分数也增大;相同轧制温度下,随着温轧变形量的增大,晶粒尺寸降低,固溶态的再结晶晶粒体积分数提高。温轧后固溶态的含铝304不锈钢,铁素体相的织构强度较高,主要为立方织构{001}<100>,奥氏体相的织...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
AFA钢在1173K熔融的硫酸钠中的热腐蚀过程的示意图
图 1.2 不同成分的合金在 1473K 均匀化后的金相照片[32]国橡树岭国家实验室在HTUPS的基础上，加入2.5-3.8wt.%的Al，形l2O3保护膜，同时加入20wt.%的Ni来保证奥氏体组织的稳定性。通过金在900℃左右高温条件下的抗氧化和抗蠕变性能达到比较理想的效AFA奥氏体钢中，合金元素对其性能起着至关重要的作用。Al元素体钢中最重要的合金元素之一，适量的Al含量可以形成致密的Al2O能形成B2-NiAl、γ'-Ni3Al金属间化合物，金属间化合物可以起到强化的Al使合金中形成 -Fe、M23C6和 -FeCr会降低抗蠕变性能；当A.%时，合金在750℃、100MPa的大气下抗蠕变性能最好，而Al含量大于中形成了 铁素体，在750℃时，抗蠕变性能降低。Cr有稳定铁素体有稳定Al2O3膜、 -Fe、M23C6和 -FeCr的作用。Ni具有稳定γ相、-Ni3Al相和Al2O3膜的作用，但成本较高。Nb的加入可以减少粗大的碳l2O3膜，Nb的含量对于合金的高温抗氧化和抗蠕变性能有非常关键为2.5-4wt.%，Nb含量为1wt.%，合金的抗蠕变性能最好。抗蠕变性取决于MC型碳化物的含量，更高的Nb含量会产生Fe2(Mo,Nb)型L
原因可能是 B2 相在基体中产生位错攀移及阻碍了位错发现，合金在 750℃蠕变测试时，析出相比时效时的尺寸更加细小且AFA 合金中，表明蠕变对于细化二次相是非常有利的[40-41]，蠕变抗米尺度的 MC 碳化物通过在奥氏体基体中有效的钉扎位错所提供的效对合金中的析出相具有很大影响，时效的温度和时间决定了析出寸及数量。Man Wang[42]对 Fe-18Ni-12Cr 合金在 700℃下时效后的微性能进行了研究，700℃下不同时效时间的微观组织如图 1.3 所示，中并没有析出物，随着时效时间的增加，基体的晶界上首先出现析晶内也开始出现析出物，当时效时间为 1000h 时，析出物的数量和尤其是晶界处在 1000h 时其析出物的晶界覆盖率达到了 74%。r[43]等研究了 Fe-14Cr-32Ni-3Nb-0.15Si-(3-4)Al-(1-3)Ti-(0-0.3)Zr 合金发现热轧后合金的析出相主要是 C14 型 Fe2Nb Laves 相和 γ'-Ni3(Al-NiAl 相是在时效的过程中形成的，时效时间对析出相的尺寸影响不为 3000 小时，析出相的直径大约为 2μm，且 Laves 相的形核和长大处，NiAl 析出相除了在晶界处形核以外，在研究合金中观察到 NiA
【参考文献】：
期刊论文
[1]温轧及球化退火对45钢组织与性能的影响[J]. 邢春玲,彭艳,邢建康,臧勇. 金属热处理. 2015(01)
[2]316L不锈钢基体氧化铝涂层的氢渗透性能[J]. 李帅,何迪,刘晓鹏,张超,王树茂,于庆河,邱昊辰,蒋利军. 无机材料学报. 2013(07)
[3]冷轧变形量对304不锈钢力学性能的影响[J]. 周翠兰,刘红梅,白晋钢,聂志水,周禾丰,乔珺威. 钢铁. 2012(10)
[4]Effect of Cold Rolling on Microstructure and Mechanical Properties of AISI 301LN Metastable Austenitic Stainless Steels[J]. HUANG Jun-xia1, YE Xiao-ning1, XU Zhou2 (1. Shanghai Baosteel Research Institute, Shanghai 200431, China; 2. School of Material Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China). Journal of Iron and Steel Research(International). 2012(10)
[5]AISI 316L不锈钢低温盐浴硬化处理[J]. 江亮,赵程. 金属热处理. 2011(06)
[6]Al含量变化对CoNiCrAlYRe合金氧化行为的影响[J]. 兰昊,杨志刚,张玉朵,张弛. 稀有金属材料与工程. 2011(01)
[7]Al元素对310S耐热钢高温压缩性能的影响[J]. 喇培清,王鸿鼎,刘闪光,申达,刘雪梅,鞠倩. 兰州理工大学学报. 2010(06)
[8]超细晶奥氏体不锈钢的研究状况及问题[J]. 冯奇,杜忠泽,王快社,韩英. 热加工工艺. 2009(24)
[9]动态应变时效对316L不锈钢疲劳蠕变行为的影响[J]. 江慧丰,陈学东,范志超,董杰,姜恒,陆守香. 金属学报. 2009(03)
[10]铝对1Cr18Ni9不锈钢组织和性能的影响[J]. 喇培清,曾丽,王利,王维国,刘致远. 铸造技术. 2008(04)
本文编号：2920782
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
AFA钢在1173K熔融的硫酸钠中的热腐蚀过程的示意图
图 1.2 不同成分的合金在 1473K 均匀化后的金相照片[32]国橡树岭国家实验室在HTUPS的基础上，加入2.5-3.8wt.%的Al，形l2O3保护膜，同时加入20wt.%的Ni来保证奥氏体组织的稳定性。通过金在900℃左右高温条件下的抗氧化和抗蠕变性能达到比较理想的效AFA奥氏体钢中，合金元素对其性能起着至关重要的作用。Al元素体钢中最重要的合金元素之一，适量的Al含量可以形成致密的Al2O能形成B2-NiAl、γ'-Ni3Al金属间化合物，金属间化合物可以起到强化的Al使合金中形成 -Fe、M23C6和 -FeCr会降低抗蠕变性能；当A.%时，合金在750℃、100MPa的大气下抗蠕变性能最好，而Al含量大于中形成了 铁素体，在750℃时，抗蠕变性能降低。Cr有稳定铁素体有稳定Al2O3膜、 -Fe、M23C6和 -FeCr的作用。Ni具有稳定γ相、-Ni3Al相和Al2O3膜的作用，但成本较高。Nb的加入可以减少粗大的碳l2O3膜，Nb的含量对于合金的高温抗氧化和抗蠕变性能有非常关键为2.5-4wt.%，Nb含量为1wt.%，合金的抗蠕变性能最好。抗蠕变性取决于MC型碳化物的含量，更高的Nb含量会产生Fe2(Mo,Nb)型L
原因可能是 B2 相在基体中产生位错攀移及阻碍了位错发现，合金在 750℃蠕变测试时，析出相比时效时的尺寸更加细小且AFA 合金中，表明蠕变对于细化二次相是非常有利的[40-41]，蠕变抗米尺度的 MC 碳化物通过在奥氏体基体中有效的钉扎位错所提供的效对合金中的析出相具有很大影响，时效的温度和时间决定了析出寸及数量。Man Wang[42]对 Fe-18Ni-12Cr 合金在 700℃下时效后的微性能进行了研究，700℃下不同时效时间的微观组织如图 1.3 所示，中并没有析出物，随着时效时间的增加，基体的晶界上首先出现析晶内也开始出现析出物，当时效时间为 1000h 时，析出物的数量和尤其是晶界处在 1000h 时其析出物的晶界覆盖率达到了 74%。r[43]等研究了 Fe-14Cr-32Ni-3Nb-0.15Si-(3-4)Al-(1-3)Ti-(0-0.3)Zr 合金发现热轧后合金的析出相主要是 C14 型 Fe2Nb Laves 相和 γ'-Ni3(Al-NiAl 相是在时效的过程中形成的，时效时间对析出相的尺寸影响不为 3000 小时，析出相的直径大约为 2μm，且 Laves 相的形核和长大处，NiAl 析出相除了在晶界处形核以外，在研究合金中观察到 NiA
【参考文献】：
期刊论文
[1]温轧及球化退火对45钢组织与性能的影响[J]. 邢春玲,彭艳,邢建康,臧勇. 金属热处理. 2015(01)
[2]316L不锈钢基体氧化铝涂层的氢渗透性能[J]. 李帅,何迪,刘晓鹏,张超,王树茂,于庆河,邱昊辰,蒋利军. 无机材料学报. 2013(07)
[3]冷轧变形量对304不锈钢力学性能的影响[J]. 周翠兰,刘红梅,白晋钢,聂志水,周禾丰,乔珺威. 钢铁. 2012(10)
[4]Effect of Cold Rolling on Microstructure and Mechanical Properties of AISI 301LN Metastable Austenitic Stainless Steels[J]. HUANG Jun-xia1, YE Xiao-ning1, XU Zhou2 (1. Shanghai Baosteel Research Institute, Shanghai 200431, China; 2. School of Material Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China). Journal of Iron and Steel Research(International). 2012(10)
[5]AISI 316L不锈钢低温盐浴硬化处理[J]. 江亮,赵程. 金属热处理. 2011(06)
[6]Al含量变化对CoNiCrAlYRe合金氧化行为的影响[J]. 兰昊,杨志刚,张玉朵,张弛. 稀有金属材料与工程. 2011(01)
[7]Al元素对310S耐热钢高温压缩性能的影响[J]. 喇培清,王鸿鼎,刘闪光,申达,刘雪梅,鞠倩. 兰州理工大学学报. 2010(06)
[8]超细晶奥氏体不锈钢的研究状况及问题[J]. 冯奇,杜忠泽,王快社,韩英. 热加工工艺. 2009(24)
[9]动态应变时效对316L不锈钢疲劳蠕变行为的影响[J]. 江慧丰,陈学东,范志超,董杰,姜恒,陆守香. 金属学报. 2009(03)
[10]铝对1Cr18Ni9不锈钢组织和性能的影响[J]. 喇培清,曾丽,王利,王维国,刘致远. 铸造技术. 2008(04)
本文编号：2920782
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