Ti、Nb和W复合强化超纯铁素体不锈钢的时效析出行为研究

发布时间：2017-10-25 03:33

  本文关键词：Ti、Nb和W复合强化超纯铁素体不锈钢的时效析出行为研究

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【摘要】：作为汽车排气系统用材料,超纯铁素体不锈钢的组织和性能直接关系到排气系统的使用温度和寿命。为满足排气系统的高温使用要求,超纯铁素体不锈钢的合金化是重要且有效的途径。本文利用真空电弧熔炼的方法制备了Ti、Nb和W复合强化的系列超纯铁素体不锈钢,对其进行了固溶和时效处理,然后采用显微硬度计和万能材料试验机测试了其力学性能,并利用扫描电子显微镜、能量色散X光谱、透射电子显微镜研究了不同温度下材料的时效析出行为、析出相的成分、组织和结构,得出以下结论:1.Ti、Nb和W三种元素的含量分别为1.45、0.21和0.45(wt.%)的铁素体不锈钢在600℃峰时效时的维氏显微硬度为198.3HV0.5,此时的抗拉强度达553.2MPa,且具有较好的断裂伸长率(18%)。当W元素含量增加到1.6(wt.%),且Ti和Nb含量分别降低到0.16和0.35(wt.%)时,铁素体不锈钢材料的硬度、屈服强度和抗拉强度降低。2.当时效温度在550℃~600℃时,Ti、Nb和W三种元素在晶粒内部及晶界区域的分布比较均匀,没有明显的晶界元素偏析现象。但当时效温度达到700℃以后,Nb和W两种元素均在晶界区域出现了偏析现象。3.W元素含量为1.06~1.45(wt.%),Ti和Nb两种元素含量分别为0.21~0.24、0.45~0.48(wt.%)时,550℃至600℃时效处理后材料中弥散分布着两种析出相,一种是不规则颗粒状的(Ti,Nb)C,另外一种是长条状Laves相Fe_2(Nb,W),这两种析出相与铁素体基体均存在固定的晶体学取向关系,即两相界面呈共格或半共格关系,可以有力强化不锈钢材料。时效温度提高到700℃时,(Ti,Nb)C的数量减少,而Fe_2(Nb,W)的数量增加,并且两种析出相的尺寸增大,强化效应减弱。4.随W元素的含量增加到1.6(wt.%),Ti、Nb的含量降低到0.16和0.35(wt.%),铁素体不锈钢材料中仍然存在析出相Fe_2(Nb,W),并且析出少量形貌呈复杂多体型的WC。当时效温度提高到700℃时,Fe_2(Nb,W)的数量减少,而WC的数量增加,尺寸增大到亚微米或微米级,致使材料的力学性能降低。
【关键词】：铁素体不锈钢 时效 析出相 Fe_2(Nb W) (Ti Nb)C
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.71
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 选题背景11-12
• 1.2 汽车排气系统组成及性能要求12-15
• 1.2.1 高温性能13-14
• 1.2.2 力学性能与成形性能14
• 1.2.3 耐蚀性能14-15
• 1.2.4 焊接性能15
• 1.3 国内外铁素体不锈钢的发展现状15-17
• 1.3.1 国外铁素体不锈钢的发展现状15-16
• 1.3.2 国内铁素体不锈钢的发展现状16-17
• 1.4 合金元素对铁素体不锈钢性能的影响17-19
• 1.4.1 铁素体不锈钢中加入合金元素的目的17-18
• 1.4.2 铁素体不锈钢中不同合金元素的作用18-19
• 1.5 课题意义、研究内容及拟解决的关键性问题19-22
• 1.5.1 课题来源及意义19-20
• 1.5.2 主要研究内容20-21
• 1.5.3 拟解决的关键性问题21-22
• 第2章 实验材料及实验方法22-27
• 2.1 实验材料22-23
• 2.1.1 合金成分22
• 2.1.2 实验材料的制备22
• 2.1.3 实验材料的热处理工艺22-23
• 2.2 实验设备与试剂23-24
• 2.2.1 实验设备23
• 2.2.2 实验试剂23-24
• 2.3 力学性能分析24-25
• 2.3.1 维氏显微硬度分析24
• 2.3.2 拉伸性能分析24-25
• 2.4 显微组织结构分析25-27
• 2.4.1 扫描电子显微镜（SEM）表征25
• 2.4.2 透射电子显微镜（TEM）表征25-27
• 第3章 441A超纯铁素体不锈钢的时效析出行为27-40
• 3.1 引言27-28
• 3.2 力学性能28-30
• 3.2.1 维氏硬度28
• 3.2.2 拉伸性能28-30
• 3.3 SEM分析30-34
• 3.3.1 SEM观察30-32
• 3.3.2 EDS线扫描分析32-34
• 3.4 TEM分析34-38
• 3.4.1 T550试样TEM分析34-36
• 3.4.2 T600试样TEM分析36-38
• 3.4.3 T700试样TEM分析38
• 3.5 本章小结38-40
• 第4章 441B超纯铁素体不锈钢的时效析出行为40-50
• 4.1 实验40
• 4.2 力学性能40-42
• 4.2.1 维氏硬度40-41
• 4.2.2 拉伸性能41-42
• 4.3 SEM分析42-45
• 4.3.1 SEM观察42-44
• 4.3.2 EDS线扫描分析44-45
• 4.4 TEM分析45-48
• 4.4.1 T550试样的TEM分析45-46
• 4.4.2 T600试样的TEM分析46-47
• 4.4.3 T700试样的TEM分析47-48
• 4.5 本章小结48-50
• 第5章 429W超纯铁素体不锈钢的时效析出行为50-62
• 5.1 实验50
• 5.2 力学性能50-52
• 5.2.1 维氏硬度50-51
• 5.2.2 拉伸性能51-52
• 5.3 SEM分析52-55
• 5.3.1 SEM观察52-54
• 5.3.2 EDS线扫描分析54-55
• 5.4 TEM分析55-59
• 5.4.1 T550试样的TEM分析55
• 5.4.2 T600试样的TEM分析55-58
• 5.4.3 T700试样的TEM分析58-59
• 5.5 本章小结59
• 5.6 讨论59-62
• 结论62-63
• 参考文献63-70
• 致谢70-71
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录71

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本文编号：1091902