增氮降镍对316不锈钢组织和力学性能影响的研究

发布时间：2017-11-03 05:13

  本文关键词：增氮降镍对316不锈钢组织和力学性能影响的研究

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【摘要】：316不锈钢属于典型的18-8系奥氏体不锈钢，具有优异的耐腐蚀和力学性能，被广泛应用于医用品、航空、化工、海洋等领域。但由于镍资源匮乏，导致成本较高，成为不锈钢产业发展的瓶颈。在即保证性能不变又降低成本的前提下，寻找新的元素代替316不锈钢中昂贵的镍元素是目前工业生产的主要发展方向。 本论文实验钢是在316（07Cr17Ni12Mo2）奥氏体不锈钢的基础之上采用真空感应炉常压吹氮、二次布料加入氮化合金及降低镍含量的方式冶炼获得。利用OM、SEM及TEM研究了增氮降镍对316奥氏体不锈钢的组织、夹杂及析出物的影响；利用Gleeble-1500D型热模拟实验机对实验钢进行了高温拉伸和压缩实验，分析真应力-真应变曲线、显微组织和热变形激活能，研究增氮降镍对316不锈钢热变形的影响；利用SANS-ZBC2752A型冲击和WDW-300A型拉伸实验机对实验机进行室温实验，研究增氮降镍对316奥氏体不锈钢室温力学性能的影响。 增氮降镍后试验钢仍为单一的奥氏体组织，晶界处的析出物减少；高温断面收缩率分别平均下降了24.8%、37.5%、45.1%，高温抗拉强度平均提高了57.15%、42.5%、67.45%；试验钢均发生了动态再结晶，热变形激活能由420.26kJ·mol-1分别提高到514.28kJ·mol-1、473.7kJ·mol-1；洛氏硬度值升高30%，室温冲击功由260.6J提高到294.3J，增幅达到12.94%，室温伸长率和断面收缩率变化不大，室温抗拉强度由829.24MPa上升到1221.67MPa，，涨幅为47.32%，室温屈服强度由585.06MPa上升到878.57MPa，涨幅为50.17%。通过上述实验及结果，更好的为资源节约型高氮不锈钢的成分设计、组织和性能控制、加工工艺确定提供理论依据。
【关键词】：增氮降镍 316不锈钢 显微组织 力学性能 热变形
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.71
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 引言9-10
• 1 文献综述10-23
• 1.1 不锈钢的定义及分类10-11
• 1.2 氮在不锈钢中的作用11-13
• 1.2.1 氮对不锈钢组织的影响11-12
• 1.2.2 氮对不锈钢力学性能的影响12-13
• 1.2.3 氮对不锈钢耐蚀性能的影响13
• 1.3 高氮低镍不锈钢的国内外发展过程及现状13-17
• 1.3.1 国外高氮低镍不锈钢的发展过程及现状14-15
• 1.3.2 国内高氮低镍不锈钢的发展过程及现状15-16
• 1.3.3 高氮低镍不锈钢发展中存在的问题16-17
• 1.4 高氮低镍不锈钢的冶炼17-22
• 1.4.1 氮在钢液中的物理化学行为17-19
• 1.4.2 温度对氮在铁基合金中溶解度的影响19-20
• 1.4.3 合金成分对氮在铁基合金中溶解度的影响20
• 1.4.4 氮气分压对氮在液态铁合金中溶解度的影响20-21
• 1.4.5 高氮低镍不锈钢的冶炼方法21-22
• 1.5 课题研究背景和意义22-23
• 2 实验方案23-30
• 2.1 实验材料23-25
• 2.2 实验内容25
• 2.3 实验方法25-30
• 2.3.1 显微组织及夹杂分析方法25
• 2.3.2 析出物分析方法25-26
• 2.3.3 室温力学性能实验方法26-27
• 2.3.4 高温拉伸实验方法27-28
• 2.3.5 高温压缩实验方法28-30
• 3 增氮降镍对316不锈钢组织和夹杂的影响及分析30-43
• 3.1 固溶处理正交实验30-35
• 3.1.1 组织分析31-34
• 3.1.2 正交分析34-35
• 3.1.3 方差分析35
• 3.1.4 1100 ℃保温 1 h 组织分析35
• 3.2 增氮降镍对 316 不锈钢夹杂的影响35-37
• 3.3 增氮降镍对 316 不锈钢时效的影响37-41
• 3.3.1 时效温度对组织的影响37-40
• 3.3.2 时效时间对组织的影响40
• 3.3.3 析出相分析40-41
• 3.4 本章小结41-43
• 4 增氮降镍对316不锈钢高温拉伸实验的影响及分析43-51
• 4.1 高温拉伸真应力-真应变曲线分析43-44
• 4.2 高温拉伸热强性、热塑性分析44-46
• 4.3 高温拉伸断口形貌和显微组织机理分析46-49
• 4.4 高温拉伸断口夹杂分析49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 5 增氮降镍对316不锈钢高温压缩实验的影响及分析51-61
• 5.1 高温压缩真应力-真应变曲线分析51-53
• 5.2 高温压缩显微组织分析53-55
• 5.3 再结晶激活能的计算55-60
• 5.4 本章小结60-61
• 6 增氮降镍对316不锈钢室温力学性能的影响及分析61-66
• 6.1 洛氏硬度分析61-62
• 6.2 增氮降镍对实验钢室温冲击韧性的影响62-63
• 6.2.1 室温冲击实验结果及分析62
• 6.2.2 室温冲击断口分析62-63
• 6.3 增氮降镍对实验钢室温拉伸的影响63-65
• 6.3.1 室温拉伸实验结果及分析63-64
• 6.3.2 室温拉伸断口分析64-65
• 6.4 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-74
• 在学研究成果74-75
• 致谢75

【参考文献】

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本文编号：1134776