氮含量对18Cr18Mn不锈钢凝固相变过程的影响

发布时间：2021-04-30 09:15

　　传统意义上,在钢中加入氮元素会使钢中产生非金属化合物,降低钢的综合性能,因此要将钢中的氮含量控制在一定的范围之内。然而,在钢中加入氮并不是完全没有益处,在高氮钢中氮可以和钢中的其他合金元素交互作用,从而改善材料的力学性能、耐腐蚀性能及生物相容性,这使得高氮奥氏体不锈钢成为近年来广泛使用的新型结构材料之一。目前,不锈钢主要的增氮工艺是固相渗氮工艺和液相渗氮工艺,但二者分别在增氮效果和工业化大规模的生产存在一定的不足,本研究结合两者的优点,提出了一种新型的渗氮工艺—糊状区保温增氮工艺。其熔炼特点是:在固液两相共存区进行“半固态”保温,使反应充分进行,氮气充分融入奥氏体相,最终获得高氮不锈钢。通过实验研究及理论分析,本文得出了以下结论:（1）本研究选取18Cr18Mn合金为原材料,采用糊状区保温工艺在真空/高压感应熔炼炉中制备含氮不锈钢。对氮含量和气孔率的检测表明,糊状区保温工艺提高了钢中的氮含量,降低了气孔率,并且增氮效果随保温时间增加而增加。在0.1MPa的氮气压力下,随着保温时间从0min增加至20min,不锈钢中氮含量从0.161%提高至0.384%,气孔率从3.69%降至3.25%... 

【文章来源】：昆明理工大学云南省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 不锈钢的概述
    1.2 氮在不锈钢中的作用
        1.2.1 氮在奥氏体不锈钢中的作用
        1.2.2 氮在铁素体不锈钢中的作用
    1.3 含氮不锈钢的发展历程及研究现状
        1.3.1 国外含氮不锈钢的发展历程及研究现状
        1.3.2 国内含氮不锈钢发展历程及研究现状
    1.4 高氮不锈钢的制备方法
        1.4.1 固相含氮合金添加法
        1.4.2 增压等离子炉合金化法
        1.4.3 增压电渣重熔炉合金化法
        1.4.4 反压铸造法
        1.4.5 大熔池炼钢法
        1.4.6 粉末冶金法
    1.5 高氮不锈钢的析出行为
    1.6 高氮钢的应用
    1.7 高氮钢目前存在的问题
    1.8 本研究的目的和主要内容
第二章 实验方法
    2.1 实验方案及技术路线
    2.2 实验材料
    2.3 实验设备
    2.4 实验步骤
    2.5 实验方法及设备
        2.5.1 测定原材料的糊状区温度(DSC)
        2.5.2 氮含量的检测
        2.5.3 气孔率的检测
        2.5.4 显微组织的分析
        2.5.5 热力学计算
        2.5.6 电子背散衍射分析(EBSD)
        2.5.7 拉伸性能评测
        2.5.8 拉伸断口形貌观察
    2.6 本章小结
第三章 糊状区保温增氮机理及气泡行为研究
    3.1 熔炼温度对氮含量和气孔率的影响
    3.2 保温时间对氮含量和气孔率的影响
    3.3 合金凝固模式
    3.4 18Cr18MnN合金相图计算
    3.5 糊状区保温增氮机理
    3.6 糊状区保温过程中的气泡行为
    3.7 本章小结
第四章 氮含量对18Cr18Mn合金凝固相变过程的影响
    4.1 氮含量对显微组织的影响
    4.2 糊状区保温过程中的相变行为
        4.2.1 氮含量对凝固模式的影响
        4.2.2 氮含量对包晶反应的影响
        4.2.3 氮含量对析出相的影响
        4.2.4 18Cr18Mn合金糊状区保温过程中的相变行为
    4.3 本章小结
第五章 糊状区保温过程中铁素体/奥氏体界面形态演变
    5.1 氮含量对铁素体形貌的影响规律
    5.2 铁素体和奥氏体的取向关系
    5.3 氮含量对取向关系的影响
    5.4 本章小结
第六章 氮含量对18Cr18Mn合金力学性能的影响
    6.1 氮含量对拉伸性能的影响
    6.2 氮含量对拉伸断口形貌的影响规律
    6.3 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间论文



本文编号：3169251