含氮奥氏体不锈钢抗腐蚀性能的研究
发布时间：2021-10-08 03:28
含氮奥氏体不锈钢在航天、海洋工程以及石油化工领域内具有很好的应用前景。随着全球镍资源的不断减少,用氮元素代替镍元素来生产含氮奥氏体不锈钢成为研究的热点。本文利用光学显微镜（OM）,X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM）,Thermo-Cala软件,电子背散射衍射（EBSD）和电化学测试系统等分析仪器,通过敏化处理,处理温度为750℃、900℃,分别在草酸和硫酸-硫铁溶液进行晶界腐蚀,对不同含氮量奥氏体不锈钢的腐蚀性能以及机械性能进行了研究。结果表明:（1）含氮奥氏体不锈钢的腐蚀性能受含氮量的影响。不同敏化处理（温度750℃、900℃）含氮奥氏体不锈钢的腐蚀性能随氮含量的增加而升高,氮提高了晶界处钝化膜的稳定性和致密性,降低晶界处析处物析出的倾向,增加了基体整体的抗腐蚀性能。（2）含氮奥氏体不锈钢的机械性能受含氮量的影响。奥氏体不锈钢的屈服强度随着氮含量的增加而增加,含氮量为0.59%的奥氏体不锈钢（550.7MPa）的屈服强度高于含氮量为0.31%的氮奥氏体不锈钢（524.7MPa）,大量退火孪晶的形成使含氮量为0.59%的奥氏体不锈钢比含氮量0.31%奥氏体不锈钢的抗拉强度和伸长率...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
奥氏体不锈钢固溶强化效应
含氮钢在室温条件下受氮的溶解度的影响屈服强度随着氮含量的增加而明显提高，而断裂韧性受氮影响的不大，见图（1-2）。图1-1 奥氏体不锈钢固溶强化效应 图1-2 氮含量对奥氏体不锈钢屈服强度断裂韧性的影响氮加入会提高奥氏体不锈钢抗疲劳强度、硬度和耐磨性能。氮在奥氏体不锈钢中也会存在不利影响，特别对低温韧性，很多学者研究表明高氮奥氏体不锈钢低温时容易发生低温脆断的现象，其它不锈钢中也只有铁素体不锈钢会发生低温脆断现象。生产和应用此钢种时特别要注意低温服役条件下服役性能。1.2.2 铬在含氮不锈钢中的作用铬单独加入不锈钢是一种强烈形成铁素体相区的元素，它会把奥氏体相区缩小[33]。高含量铬的奥氏体不锈钢需要大量加入的稳定奥氏体元素（如Mn、Ni、N、C等），随着铬含量的增加不锈钢中金属间化合物（δ相）有增大形成的倾向[34]，铬和氮在高氮不
动态软化有动态回复和动态再结晶，两种机制的共同作用会使得材料发生微观组织的变化，如图1-3。整个变形会分为三个变形阶段，如图 1-4[39]。图 1-3 奥氏体热加工真应力-应变曲 图 1-4 三种类型应力应变曲线示意图线与材料结构变化示意图阶段一：此时材料的应变量是非常小的，流变应力随应变量的增加而迅速增加，直到材料达到峰值应力。造成这种结果的原因有两方面[40]，其一为随应变量增加，位错密度增大，流变应力增加，因而产生加工硬化效果。其二为材料进行高温塑性变形时，部分位错会消失和重排，材料发生动态回复，产生动态软化效果。加工硬化和动态软化同时作用于材料，使材料的流变应力发生变化。奥氏体不锈钢变形过程中位错增加速率与应变量无关
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于材料力学性能测试的新型原位拉伸系统[J]. 杜扬,张超,张刚,叶田园,王雪薇,任万滨. 航天器环境工程. 2019(02)
[2]金属材料室温拉伸试验速率的设置[J]. 谢洪波. 物理测试. 2018(06)
[3]不锈钢在海水中的腐蚀行为研究进展[J]. 戚柳明. 科学技术创新. 2018(21)
[4]含N量对Mn18Cr18N奥氏体不锈钢的析出行为及力学性能的影响[J]. 秦凤明,李亚杰,赵晓东,何文武,陈慧琴. 金属学报. 2018(01)
[5]粉末冶金制备高氮不锈钢的研究进展[J]. 齐美欢,任淑彬,陈建豪,曲选辉. 粉末冶金技术. 2017(04)
[6]节镍型高氮奥氏体不锈钢热压缩行为研究[J]. 嵇爽,张彩军,赵英利,张雲飞,常金宝. 热加工工艺. 2017(14)
[7]0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的热变形行为及热加工图[J]. 卓秀秀,徐桂芳,袁圆,罗锐,程晓农. 机械工程学报. 2017(22)
[8]国内外高氮马氏体不锈轴承钢研究现状与发展[J]. 徐海峰,曹文全,俞峰,许达,李箭. 钢铁. 2017(01)
[9]2205和2507双相不锈钢双道次热压缩条件下的微观组织演变及变形行为[J]. 王立新,李花兵,李国平,唐正友,马明. 材料研究学报. 2016(12)
[10]高氮奥氏体不锈钢的腐蚀行为研究[J]. 吴欣强,付尧,柯伟,徐松,冯兵,胡波涛,陆佳政. 中国腐蚀与防护学报. 2016(03)
博士论文
[1]Mn18Cr18N护环钢工艺的基础研究[D]. 汤旭炜.北京科技大学 2017
[2]高氮无镍奥氏体不锈钢的微观结构和力学性能研究[D]. 孙世成.吉林大学 2014
[3]高氮奥氏体不锈钢的力学行为及氮的作用机理[D]. 王松涛.中国科学院研究生院（理化技术研究所） 2008
[4]高氮奥氏体不锈钢的冶炼理论基础及其材料性能研究[D]. 李花兵.东北大学 2008
硕士论文
[1]高氮不锈钢固溶处理及抗晶间腐蚀性能研究[D]. 吴戆.东北石油大学 2017
[2]新型高氮高锰低镍奥氏体不锈钢模拟焊接热影响区组织和性能[D]. 袁圆.江苏大学 2017
[3]高氮无镍奥氏体不锈钢热变形工艺基础研究[D]. 嵇爽.华北理工大学 2017
[4]不同含氮量奥氏体不锈钢低温力学性能和组织稳定性的研究[D]. 徐文慧.江苏大学 2016
[5]激光熔覆/熔注法制备金属基金刚石复合涂层研究[D]. 吴佳.浙江工业大学 2015
[6]节镍型奥氏体耐热不锈钢热变形行为研究[D]. 薛红燕.燕山大学 2014
[7]高氮奥氏体不锈钢中组织状态及氮含量影响性能的机制[D]. 刘丽娜.燕山大学 2014
[8]人体友好型高氮钢的研究[D]. 刘明.昆明理工大学 2014
[9]大型护环液压胀形的加载路径研究[D]. 董立三.燕山大学 2013
[10]延长炼油厂常顶系统腐蚀影响因素关系模型研究[D]. 顾国.西安石油大学 2011
本文编号：3423340
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
奥氏体不锈钢固溶强化效应
含氮钢在室温条件下受氮的溶解度的影响屈服强度随着氮含量的增加而明显提高，而断裂韧性受氮影响的不大，见图（1-2）。图1-1 奥氏体不锈钢固溶强化效应 图1-2 氮含量对奥氏体不锈钢屈服强度断裂韧性的影响氮加入会提高奥氏体不锈钢抗疲劳强度、硬度和耐磨性能。氮在奥氏体不锈钢中也会存在不利影响，特别对低温韧性，很多学者研究表明高氮奥氏体不锈钢低温时容易发生低温脆断的现象，其它不锈钢中也只有铁素体不锈钢会发生低温脆断现象。生产和应用此钢种时特别要注意低温服役条件下服役性能。1.2.2 铬在含氮不锈钢中的作用铬单独加入不锈钢是一种强烈形成铁素体相区的元素，它会把奥氏体相区缩小[33]。高含量铬的奥氏体不锈钢需要大量加入的稳定奥氏体元素（如Mn、Ni、N、C等），随着铬含量的增加不锈钢中金属间化合物（δ相）有增大形成的倾向[34]，铬和氮在高氮不
动态软化有动态回复和动态再结晶，两种机制的共同作用会使得材料发生微观组织的变化，如图1-3。整个变形会分为三个变形阶段，如图 1-4[39]。图 1-3 奥氏体热加工真应力-应变曲 图 1-4 三种类型应力应变曲线示意图线与材料结构变化示意图阶段一：此时材料的应变量是非常小的，流变应力随应变量的增加而迅速增加，直到材料达到峰值应力。造成这种结果的原因有两方面[40]，其一为随应变量增加，位错密度增大，流变应力增加，因而产生加工硬化效果。其二为材料进行高温塑性变形时，部分位错会消失和重排，材料发生动态回复，产生动态软化效果。加工硬化和动态软化同时作用于材料，使材料的流变应力发生变化。奥氏体不锈钢变形过程中位错增加速率与应变量无关
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于材料力学性能测试的新型原位拉伸系统[J]. 杜扬,张超,张刚,叶田园,王雪薇,任万滨. 航天器环境工程. 2019(02)
[2]金属材料室温拉伸试验速率的设置[J]. 谢洪波. 物理测试. 2018(06)
[3]不锈钢在海水中的腐蚀行为研究进展[J]. 戚柳明. 科学技术创新. 2018(21)
[4]含N量对Mn18Cr18N奥氏体不锈钢的析出行为及力学性能的影响[J]. 秦凤明,李亚杰,赵晓东,何文武,陈慧琴. 金属学报. 2018(01)
[5]粉末冶金制备高氮不锈钢的研究进展[J]. 齐美欢,任淑彬,陈建豪,曲选辉. 粉末冶金技术. 2017(04)
[6]节镍型高氮奥氏体不锈钢热压缩行为研究[J]. 嵇爽,张彩军,赵英利,张雲飞,常金宝. 热加工工艺. 2017(14)
[7]0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的热变形行为及热加工图[J]. 卓秀秀,徐桂芳,袁圆,罗锐,程晓农. 机械工程学报. 2017(22)
[8]国内外高氮马氏体不锈轴承钢研究现状与发展[J]. 徐海峰,曹文全,俞峰,许达,李箭. 钢铁. 2017(01)
[9]2205和2507双相不锈钢双道次热压缩条件下的微观组织演变及变形行为[J]. 王立新,李花兵,李国平,唐正友,马明. 材料研究学报. 2016(12)
[10]高氮奥氏体不锈钢的腐蚀行为研究[J]. 吴欣强,付尧,柯伟,徐松,冯兵,胡波涛,陆佳政. 中国腐蚀与防护学报. 2016(03)
博士论文
[1]Mn18Cr18N护环钢工艺的基础研究[D]. 汤旭炜.北京科技大学 2017
[2]高氮无镍奥氏体不锈钢的微观结构和力学性能研究[D]. 孙世成.吉林大学 2014
[3]高氮奥氏体不锈钢的力学行为及氮的作用机理[D]. 王松涛.中国科学院研究生院（理化技术研究所） 2008
[4]高氮奥氏体不锈钢的冶炼理论基础及其材料性能研究[D]. 李花兵.东北大学 2008
硕士论文
[1]高氮不锈钢固溶处理及抗晶间腐蚀性能研究[D]. 吴戆.东北石油大学 2017
[2]新型高氮高锰低镍奥氏体不锈钢模拟焊接热影响区组织和性能[D]. 袁圆.江苏大学 2017
[3]高氮无镍奥氏体不锈钢热变形工艺基础研究[D]. 嵇爽.华北理工大学 2017
[4]不同含氮量奥氏体不锈钢低温力学性能和组织稳定性的研究[D]. 徐文慧.江苏大学 2016
[5]激光熔覆/熔注法制备金属基金刚石复合涂层研究[D]. 吴佳.浙江工业大学 2015
[6]节镍型奥氏体耐热不锈钢热变形行为研究[D]. 薛红燕.燕山大学 2014
[7]高氮奥氏体不锈钢中组织状态及氮含量影响性能的机制[D]. 刘丽娜.燕山大学 2014
[8]人体友好型高氮钢的研究[D]. 刘明.昆明理工大学 2014
[9]大型护环液压胀形的加载路径研究[D]. 董立三.燕山大学 2013
[10]延长炼油厂常顶系统腐蚀影响因素关系模型研究[D]. 顾国.西安石油大学 2011
本文编号：3423340
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