Ti-Nb稳定Fe-17Cr铁素体不锈钢中TiN析出行为及耐蚀性能研究

发布时间：2020-04-23 07:34

【摘要】：本文研究的Ti-Nb双稳定Fe-17Cr铁素体不锈钢是在传统铁素体不锈钢的基础上,通过精炼及稳定元素Ti、Nb的组合添加以降低钢中C、N元素的含量,从而发展的新型铁素体不锈钢。稳定元素的添加可以改善不锈钢的耐蚀性能,但同时会使得在钢的凝固过程中析出(Ti,Nb)N,(Ti、Nb)C等高熔点、硬度的大颗粒夹杂物,影响了不锈钢的疲劳性能、韧性及表面质量。因此研究控制这些夹杂物的析出行为尤为重要。首先,SEM及EDS成分分析结果表明,Ti-Nb稳定Fe-17Cr铁素体不锈钢轧板表面的白色条纹缺陷是由1-2μm尺寸的TiN大量聚集所引起的,且由于Nb的添加,TiN倾向于形成规则形态复合结构的的(Ti、Nb)C、N,其结构为先形成TiN核心,外层形成NbC复合包裹TiN。其次,对钢中夹杂物的热力学计算表明,熔炼过程中优先析出镁铝尖晶石(MgO·Al_2O_3),钢液中Mg含量降至2.196×10~(-5)wt%之下时,进入Al_2O_3析出优势区。TiN、NbN和NbC的开始析出温度分别为1759K、1570K和1455K。较低的析出温度使得NbN与NbC能在TiN周围形核生长。通过EBSD系统地研究了Fe-17Cr不锈钢固相组织中TiN析出物与铁素体晶粒之间的取向关系。进行重熔实验以在观察区内获得更多的TiN。结果表明,在重熔之后,凝固的样品中存在七种TiN沉淀物和铁素体晶粒(包括Kurdjumov-Sachs和其他六种晶粒)之间的取向关系。基于EBSD结果中TiN析出物与铁素体晶粒取向之间的错配和取向关系,沿TiN析出物的[001]和[110]方向生长的铁素体晶粒择优生长方向为[111]。根据实验结果和TiN析出物与铁素体晶粒的取向关系,讨论了钢中TiN析出物对铁素体晶粒的细化机理。通过点蚀试验和电化学测试,对比研究了Ti稳定和Ti-Nb双稳定铁素体不锈钢的耐蚀性能。研究发现Nb的添加导致钢中析出物的数量和密度增加,并且在钢的表面上观察到固溶态的Nb存在。电化学测试表明,Ti-Nb双稳定铁素体不锈钢的耐腐蚀性优于Ti稳定的铁素体不锈钢,而Ti含量的增加可以提高钢的耐蚀性,因此Nb对改善钢的耐蚀性要优于Ti。
【图文】：

图 1.1 不锈钢轧板表面白色条纹缺陷Fig.1.1 White streak defects on the surface of stainless steel plate题国内外研究现状于铁素体不锈钢，众多研究表明铁素体的晶粒尺寸对钢的力学性能决定性的影响[26]。除铁素体外，因 Ti 的添加而使钢中析出的 TiN钢的显微组织和性能也有显著影响[27]。为了解铁素体不锈钢中 T，，国内外研究者从各方面做出了很多工作。首先，J. O. Jo[28-29]和 -31]对添加钛进行稳定化的铁素体不锈钢中 TiN 的生成热力学数据算，得到了 TiN 在高 Cr 铁素体不锈钢中析出的重要热力学数据。计算表明[32-34]，熔体中 N 和 Ti 的含量对 TiN 的析出行为有明显影钛和氮的含量的乘积小于熔体温度下的平衡溶度积时，TiN 不会从Fu[35]等计算了 AISI439 铁素体不锈钢在冷却速度极快时非平衡状出行为。研究发现 TiN 在凝固过程中形成而不是从熔体直接形成，速率可以促进 TiN 的形成并且可以在凝固过程中细化 TiN 的晶粒

10图 2.1 氩气保护的钢液熔炼示意图Fig.2.1Argon-protected molten steel schematic diagram炼过程在如图 2.1 所示的感应炉中进行，温度升时后浇铸到高 150mm，内径 100mm 的氧化镁炼过程中采用 Ar 气保护，防止氧化。随炉取 10mm×10mm 尺寸的试样，试样经镶样、磨，在 MR-5000 大型金相显微镜下观察其显微组镜进行成分能谱分析。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG178

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 薄鑫涛;;铁素体不锈钢[J];热处理;2019年06期

2 M.A.Streicher;石声泰;;新型铁素体不锈钢(一)[J];腐蚀与防护;1980年02期

3 M.A.Streicher;石声泰;;新型铁素体不锈钢(四)[J];腐蚀与防护;1981年01期

4 孙利军;陈德利;徐朋;曹丽红;;高铬铁素体不锈钢00Cr26Ni6Mo4CuTi的脆性相研究[J];钢铁研究;2017年03期

5 覃怀鹏;陈海涛;郎宇平;陈清明;;439铁素体不锈钢夹杂物形成热力学计算及形貌分析[J];金属热处理;2015年06期

6 穆钟涛;马焕新;;409L铁素体不锈钢的焊接技术[J];河南科技;2015年06期

7 张蕾;王文先;闫志峰;王志斌;张心保;;00Cr16Sn超纯铁素体不锈钢焊接接头腐蚀性能[J];焊接学报;2015年08期

8 王丛;徐鸣悦;刘志新;李运刚;;超纯铁素体不锈钢的研究进展[J];铸造技术;2015年11期

9 刘洪涛;吴春京;毛卫民;;退火温度对10Cr17铁素体不锈钢组织和性能的影响[J];金属热处理;2015年11期

10 黄种生;时海芳;饶盼龙;张荣;;441铁素体不锈钢激光电弧复合焊工艺研究[J];科学中国人;2017年15期

相关会议论文 前10条

1 张辉;李谋成;沈嘉年;;三种铁素体不锈钢在模拟汽车消声器环境中的腐蚀行为研究[A];2014年全国腐蚀电化学及测试方法学术交流会摘要集[C];2014年

2 滕云峰;陈立佳;李天龙;车欣;;保持时间对15CrMoNbTi铁素体不锈钢疲劳行为的影响[A];第十四届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2015年

3 王德英;周建辉;张恒华;徐有容;;钼含量与环境因素对超纯铁素体不锈钢抗点蚀影响研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年

4 张鑫;孙全社;杜伟;;超纯430铁素体不锈钢组织和性能的研究[A];第七届(2009)中国钢铁年会大会论文集(中)[C];2009年

5 陈兆平;徐迎铁;;超纯铁素体不锈钢夹杂物控制的研究进展[A];第十六届全国炼钢学术会议论文集[C];2010年

6 施晓芳;成国光;赵沛;;钛改善430铁素体不锈钢凝固组织的研究[A];2010年全国冶金物理化学学术会议专辑(上册)[C];2010年

7 李谋成;王大亮;钟祥玉;伍玉琴;沈嘉年;;铁素体不锈钢的晶间腐蚀性能研究[A];2008年全国腐蚀电化学及测试方法学术交流会论文摘要集[C];2008年

8 陈兆平;徐迎铁;公茂涛;田月美;;镁处理对钛稳定化超纯铁素体不锈钢等轴晶形成的影响[A];第十七届（2013年）全国炼钢学术会议论文集（A卷）[C];2013年

9 白璐;李阳;姜周华;杜鹏飞;杨光;方勇;;含锡、铜铁素体不锈钢的机械性能及耐蚀性研究[A];2018年（第二十届）全国炼钢学术会议大会报告及论文摘要集[C];2018年

10 陈兆平;徐迎铁;李实;;中高铬超纯铁素体不锈钢夹杂物行为研究[A];第十九届（2016年）全国炼钢学术会议大会报告及论文摘要集[C];2016年

相关重要报纸文章 前10条

1 李天宝;铁素体不锈钢在家装水管上的选用[N];世界金属导报;2020年

2 记者 王汉杰 通讯员 于花;酒钢不锈超纯铁素体不锈钢月产破万吨[N];中国冶金报;2019年

3 本报通讯员 田志杰;“泰钢不锈”聚力创新 打造不锈品质[N];中国冶金报;2017年

4 罗兴宏 易红德 董文卜 杨炜皓;高端电梯用含铌铁素体不锈钢关键工艺研究[N];世界金属导报;2017年

5 董文卜 马立 张鑫 余海峰 江来珠;超纯铁素体不锈钢中铌稳定化的关键作用[N];世界金属导报;2015年

6 张犀 柏玉江;宝钢超纯铁素体不锈钢冶炼有突破[N];中国冶金报;2014年

7 周杰 张晶晶 廉晓洁 刘春来;铁素体不锈钢加工性能的改善及研发方向[N];世界金属导报;2014年

8 王耀龙;铁素体不锈钢的应用及前景分析[N];中国冶金报;2012年

9 记者 王磊;宝钢新一代超纯铁素体不锈钢问世[N];中国冶金报;2010年

10 董文卜;聚焦建筑用高耐蚀铁素体不锈钢开发[N];中国冶金报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 张向军;含锡铁素体不锈钢组织性能及耐蚀性能研究[D];东北大学;2017年

2 李鑫;汽车排气系统热端用铁素体不锈钢合金化与性能研究[D];东北大学;2017年

3 王W

本文编号：2637506