糊状区保温时间对201不锈钢氮含量、气孔率及组织的影响

发布时间：2017-11-11 04:25

  本文关键词：糊状区保温时间对201不锈钢氮含量、气孔率及组织的影响

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【摘要】：氮合金化对不锈钢有诸多益处：首先,氮合金化能够显著提高不锈钢的强度,但不降低塑性；其次,氮是强烈的奥氏体稳定化元素,可以减少甚至取代不锈钢中的镍,经济效益显著；此外,氮合金化还能提高不锈钢的耐蚀性能。基于上述理论,低镍型奥氏体不锈钢以锰和氮代替部分镍,不但可以大幅降低生产成本,还能够保证一定的强度及耐腐蚀性能,因此受到了广泛的关注。但目前,低镍型奥氏体不锈钢增氮存在两个问题,一是增氮效果不佳,氮含量偏低,二是增氮过程中易于产生气孔,降低了性能。本研究通过在氮气氛下进行“糊状区”保温,尽量避开铁素体区域,促使氮从液相向奥氏体扩散,从而实现保氮增氮目的,并针对糊状区保温所得试样的氮含量、气孔率和组织进行了研究。研究表明,糊状区保温工艺制备的试样氮含量与液相渗氮工艺所制试样相比明显增高,说明糊状区保温增氮工艺是一种有效的增氮工艺。随着糊状区保温时间的增长,氮含量逐渐增长。氮气分压为1 atm时,糊状区保温15 min的试样氮含量能达到0.230 wt.%；氮气分压为4 atm时,糊状区保温15 min的试样氮含量能达到0.377 wt.%。热力学分析表明,氮在液相中的化学势高于氮在奥氏体中的化学势,化学势差值是引起氮从液相向奥氏体扩散的驱动力。分析实验结果,还发现糊状区保温增氮的试样的气孔率要低于液相渗氮保温试样的气孔率,说明糊状区保温增氮工艺可以有效减少气孔的产生。在糊状区保温增氮过程中,由于氮会由液相向奥氏体扩散,氮气泡会发生析出、重溶,相当于进行了“二次增氮”,一方面有效减少了气孔,另一方面促进了氮的扩散。该不锈钢的显微组织主要由奥氏体和铁素体组成。随着氮含量的提高,奥氏体逐渐增多,铁素体逐渐减少。我们可以通过控制糊状区保温时间长短,来控制氮含量和残余铁素体数量,以此来达到材料实际应用所需性能。糊状区保温工艺是一种有效的增氮工艺,氮含量显著提高,气孔率明显降低,为奥氏体不锈钢增氮提供一种新的思路。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.71

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本文编号：1169825