超细晶粒奥氏体不锈钢的制备与组织性能研究

发布时间：2017-08-11 16:41

  本文关键词：超细晶粒奥氏体不锈钢的制备与组织性能研究

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【摘要】：晶粒超细化是在不降低材料塑性的前提下,能有效提高材料强度和硬度的一种方法,因而成为当今世界先进金属材料技术领域的研发热点。而奥氏体不锈钢由于具有多种优异性能,如优良的韧性、塑性、抗高温氧化性以及耐腐蚀性等,因而广泛应用于化工、轻工业、石油等多种领域。但奥氏体不锈钢的强度普遍较低,故在结构件的使用中受到限制。如何提高奥氏体不锈钢材料的综合性能,是一个具有重要学术价值和实际意义的课题。因此,开展超细晶粒奥氏体不锈钢的制备及组织性能的系统研究是一项重要的任务。本文分别采用室温冷轧和深冷轧制技术对310S奥氏体不锈钢进行了不同变形量的塑性变形,借助于XRD、OM和TEM等微观组织分析手段对其组织演变过程进行系统表征,结果表明奥氏体不锈钢组织在大塑性变形过程中均未发生形变诱发马氏体相变。在变形量较小时,变形组织中主要是以位错的增殖和缠结为主,且有少量形变孪晶生成;当变形量较大时,变形组织则以形变孪晶为主,并伴随有少量高密度位错墙和位错胞;当变形量增大至90%后,形变孪晶与位错之间以及形变孪晶相互之间的交互作用使得奥氏体晶粒碎化成纳米晶。奥氏体不锈钢的硬度值和强度值均随着变形量的增大而增大,且都在前期呈迅速上升状态,后期逐渐趋于平稳;延伸率则正好相反,随着轧制变形量的增大而降低。且在相同变形量下,深冷轧制后的奥氏体不锈钢的硬度值和强度指标均明显高于室温冷轧。变形量为90%时,深冷轧制后的奥氏体不锈钢的硬度值约为原始试样的2倍,屈服强度和抗拉强度约为原始试样的5.1倍和2.6倍;而室温冷轧后试样的硬度值约为原始试样的1.9倍,屈服强度和抗拉强度则为原始试样的3.9倍和2.4倍。而拉伸断口形貌则都由韧性断裂向准解理断裂转变。超细晶粒奥氏体不锈钢的制备是在深冷轧制变形90%的试样基础上进行的,对该状态下的试样进行不同温度和不同时间的退火处理,结果表明,退火温度在700℃以下时,冷变形组织处于回复阶段,当退火温度在700℃以上时,冷变形组织开始发生再结晶,且随着退火温度的升高,再结晶程度更加充分完全。当退火温度到800℃时,退火时间从2 min增加至60 min时,奥氏体晶粒尺寸约从300 nm增大至700 nm左右。退火温度到900℃时,保温10 min后奥氏体晶粒尺寸约为750 nm;温度升高继续增加至1000℃时,保温10 min已形成晶界清晰的等轴奥氏体晶粒,晶粒尺寸约为1?m。在保温时间为10 min时,随着退火温度的升高(500~1000℃),试样的硬度及强度指标均呈下降趋势。硬度值从549 HV(500℃)下降至314 HV(1000℃),抗拉强度与屈服强度则分别从1851 MPa、1763 MPa(500℃)降低至1063 MPa、798 MPa(1000℃);对应的延伸率则从3.44%(500℃)上升至39.9%(1000℃)。拉伸断口则从以准解理为主夹杂着些许小而浅的韧窝的混合型脆性断裂转变为以大量大而深的韧窝为主的韧性断裂。在本实验条件下,超细晶粒奥氏体不锈钢的最佳制备工艺是深冷轧制变形90%的试样在800℃保温10 min较为适宜,此时具有较佳的组织与性能匹配。
【关键词】：超细晶粒奥氏体不锈钢 深冷轧制 退火 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG335;TG142.71
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 选题背景9-10
• 1.2 奥氏体不锈钢的超细化技术10-14
• 1.2.1 等径弯曲通道变形10-11
• 1.2.2 激光冲击强化技术11-12
• 1.2.3 重度冷轧及退火12-13
• 1.2.4 深冷轧制技术及研究现状13-14
• 1.3 本课题研究目的与主要内容14-17
• 第2章 实验材料和实验方法17-21
• 2.1 实验材料17-18
• 2.2 实验方案18
• 2.3 轧制及退火实验18-19
• 2.4 显微组织观察19-20
• 2.4.1 金相组织观察19
• 2.4.2 XRD分析19
• 2.4.3 微观组织形貌观察19-20
• 2.5 力学性能测试20-21
• 2.5.1 显微硬度20
• 2.5.2 拉伸实验20-21
• 第3章 奥氏体不锈钢室温冷轧后的组织和性能21-31
• 3.1 微观组织演变21-24
• 3.1.1 金相组织21-22
• 3.1.2 XRD分析22-23
• 3.1.3 透射电镜组织（TEM）23-24
• 3.2 力学性能24-28
• 3.2.1 显微硬度24-25
• 3.2.2 应力-应变曲线25-27
• 3.2.3 拉伸断.形貌27-28
• 3.3 本章小结28-31
• 第4章 奥氏体不锈钢深冷轧制后的组织和性能31-43
• 4.1 微观组织演变31-36
• 4.1.1 金相组织31-32
• 4.1.2 XRD分析32-33
• 4.1.3 透射电镜组织（TEM）33-36
• 4.2 力学性能36-40
• 4.2.1 显微硬度36-37
• 4.2.2 应力-应变曲线37-39
• 4.2.3 拉伸断.形貌39-40
• 4.3 本章小结40-43
• 第5章 深冷轧制奥氏体不锈钢退火后的组织和性能43-57
• 5.1 退火温度对奥氏体不锈钢组织和性能的影响43-50
• 5.1.1 退火温度对微观组织的影响43-46
• 5.1.2 退火温度对力学性能的影响46-49
• 5.1.3 不同退火温度下的拉伸断.形貌49-50
• 5.2 退火时间对奥氏体不锈钢性能和组织的影响50-55
• 5.2.1 退火时间对微观组织的影响50-52
• 5.2.2 退火时间对力学性能的影响52-54
• 5.2.3 不同退火温度下的拉伸断.形貌54-55
• 5.3 本章小结55-57
• 第6章 结论57-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士学位期间的研究成果63

【参考文献】

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1 冯志明;杨王s，

本文编号：657186