高氮奥氏体不锈钢中组织状态及氮含量影响性能的机制

发布时间：2017-04-02 09:18

  本文关键词：高氮奥氏体不锈钢中组织状态及氮含量影响性能的机制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文对高氮奥氏体不锈钢中组织状态及氮含量影响材料性能的机制进行了系统研究。基于Mn18Cr18N及0Cr21Ni6Mn9N两系高氮钢，通过系列热处理实验对微观组织进行了控制，，研究了组织对力学性能的影响，用光学金相、扫描电镜等显微手段分析了拉伸变形后微观组织的演化、拉伸与冲击断口形貌，探讨了组织状态影响力学性能的机理；采用维氏硬度仪对不同氮含量抛光态试样打微压痕，通过显微观测手段观察分析了压痕周围滑移带形貌，研究了氮影响材料性能及变形行为的微观机制。 基于冷胀变形态Mn18Cr18N护环钢的固溶/再结晶退火实验结果显示冷变形态Mn18Cr18N钢在950-1150℃温区可发生再结晶及晶粒长大，1050℃可提供适宜的晶粒长大热力学/动力学条件，获得尺寸均匀的6级晶粒度组织；退火态Mn18Cr18N试样晶粒度由7级降至3级，维氏硬度由280降至260，冲击功由3.35J·mm-2增至3.92J·mm-2，Mn18Cr18N钢基体具有高韧性特质，晶界在硬度及韧性方面不起主导性作用；1050℃左右保温大于1h，Mn18Cr18N钢屈服强度可降至500MPa以下，面缩率高于60%，Mn18Cr18N钢强度及塑性可为冷变形提供有利工艺条件。 硬度压痕周边滑移带、冲击与拉伸断口、拉伸样断口附近纵剖面变形组织显微观察结果说明Mn18Cr18N钢细晶强化机制符合“Cottrell位错塞积理论”及“加工硬化理论”；冲击断口未显示出脆断迹象，拉伸断口上的硬脆性碳氮化物碎裂未致塑性恶化，Mn18Cr18N护环钢裂纹相容性优良；共格退火孪晶界对位错滑移变形有阻碍作用，退火孪晶对Mn18Cr18N钢有强化效果。 晶粒尺寸相近氮含量分别为0.26%、0.28%及0.29%的0Cr21Ni6Mn9N试样维氏硬度测试实验结果显示，随氮含量的增加硬度升高，氮的固溶强化作用明显；随氮含量的增加硬度压痕周边滑移带变的细小密集，向外传递的区域变小，氮促进短程有序程度及增加晶界释放位错数量是其强化0Cr21Ni6Mn9N钢的原因。
【关键词】：高氮奥氏体不锈钢 显微组织 力学性能 滑移带
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG142.71
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 高氮奥氏体不锈钢的发展与现状11-13
• 1.3 高氮奥氏体不锈钢的制备工艺13-20
• 1.3.1 成分设计13-17
• 1.3.2 冶炼工艺17-18
• 1.3.3 塑性加工工艺18-20
• 1.3.4 热处理工艺20
• 1.4 本文的研究内容、目的及意义20-22
• 第2章 实验材料及实验方法22-32
• 2.1 实验材料22-25
• 2.1.1 Mn18Cr18N（P900）22-24
• 2.1.2 0Cr21Ni6Mn9N（Nitronic40, 21-6-9）24-25
• 2.2 实验方法及设备25-29
• 2.2.1 热处理25-26
• 2.2.2 性能测试26-27
• 2.2.3 组织分析27-29
• 2.3 实验材料氮含量的测定29-32
• 2.3.1 材料初始态氮含量30
• 2.3.2 高温退火对氮含量的影响30-32
• 第3章 组织状态对性能的影响32-52
• 3.1 Mn18Cr18N 组织控制32-37
• 3.1.1 冷胀变形强化态组织32-33
• 3.1.2 热处理对组织的影响33-37
• 3.2 组织状态对硬度的影响37-38
• 3.3 组织状态对冲击性能的影响38-40
• 3.4 组织状态对拉伸性能的影响40-43
• 3.5 组织影响性能的机制43-49
• 3.5.1 晶粒尺寸效应43-47
• 3.5.2 共格退火孪晶界的作用47-48
• 3.5.3 析出相的作用48-49
• 3.6 本章小结49-52
• 第4章 氮含量对性能的影响52-60
• 4.1 氮含量对 0Cr21Ni6Mn9N 硬度的影响52-54
• 4.2 微压痕周边滑移带形态54-56
• 4.3 氮影响材料性能及变形行为的机制56-58
• 4.4 本章小结58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-66
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果66-67
• 致谢67-68
• 作者简介68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李花兵;姜周华;;不锈钢熔体中氮溶解度的热力学计算模型[J];东北大学学报(自然科学版);2007年05期

2 周维智,孙晓洁,徐国涛;Mn18Cr18N钢护环生产工艺研究概况[J];大型铸锻件;2001年01期

3 张进;李静媛;王一德;任学平;王辉棉;李志斌;;Mn18Cr18高氮钢热加工工艺的研究[J];锻压技术;2009年01期

4 姜周华,陈兆平,黄宗泽;不锈钢冶炼及凝固过程氮的控制[J];钢铁;2005年03期

5 姜周华,刘喜海,张颖,尹立新,赵林,金东国;电渣重熔Mn18Cr18N钢铸态热塑性与组织的关系[J];钢铁研究学报;1998年06期

6 毛萍莉,苏国跃,杨柯;0Cr17 Mn14 Mo2N双相不锈钢组织与性能的关系[J];金属热处理学报;2001年03期

7 袁志钟,戴起勋,程晓农,陈康敏,徐文维;高氮奥氏体钢的CVN低温冲击断裂研究[J];江苏大学学报(自然科学版);2004年03期

8 王松涛;杨柯;单以银;李来风;;冷变形对高氮奥氏体不锈钢组织与力学行为的影响[J];金属学报;2007年07期

9 陈慧琴,刘建生,郭会光;Mn18Cr18N钢热成形晶粒变化的模拟研究[J];金属学报;1999年01期

10 ;DYNAMIC MECHANICAL BEHAVIORS OF AS-CAST STAINLESS STEEL 1Cr-25Ni20Si2 DURING HOT DEFORMATION[J];Acta Metallurgica Sinica(English Letters);2000年02期

  本文关键词：高氮奥氏体不锈钢中组织状态及氮含量影响性能的机制，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：282258