收藏本站
《燕山大学》 2003年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高锰奥氏体钢低温沿晶脆性的产生原因及抑制方法的研究

付瑞东  
【摘要】: 本文研究高锰无镍奥氏体钢低温沿晶脆性产生的原因,寻找一种实用且有效的韧化技术方法,并用此方法制备一种77K下强韧性优异的低温无磁结构材料,为此开展以下几项工作并取得初步成果。 1.采用“Material Studio”材料计算软件中的“CASTEP”子模块程序,以Fe-38Mn奥氏体合金为研究对象,对合金中杂质或溶质原子的晶界掺杂效应进行了理论预测。结果表明:氧、硫、硒、硅、磷等杂质原子的晶界偏聚降低了Fe-38Mn合金的沿晶断裂功,显示弱化晶界的倾向,进而会促进其沿晶脆性;而氮、碳、铝、钙、铬、钼则相反,会显著强化晶界,从而抑制沿晶脆性的发生。虽然锰对晶界的弱化能力较小,但同样会促进Fe-38Mn奥氏体合金的沿晶脆性。 2.采用低温力学性能测试以及场发射扫描电镜和透射电镜(配EDAX附件)、俄歇能谱分析、X射线衍射分析等手段,对真空熔炼(VIM)和真空熔炼后又经电渣重熔(ESR)的Fe-38Mn奥氏体钢的低温力学行为以及晶界成分分布进行研究。结果表明:VIM Fe-38Mn奥氏体钢从室温到77K存在韧脆转变现象,77K断口为沿晶断裂特征,1373K固溶处理后的冷却方式和时效处理,均未改变其77K沿晶断裂特征。VIM钢低温沿晶脆性与硫、硅等杂质于晶界的偏聚有关。 电渣重熔后其低温沿晶脆性被抑制,77K断口具有韧窝占主导并混有少量准解理小刻面的韧性断裂特征。电渣重熔的作用机理为降低钢中硫等弱化晶界的杂质总量及其晶界偏聚程度的同时,引入铝、钙等强化晶界元素,进而抑制了低温沿晶脆性;但ESR钢经1373K固溶处理后炉冷,77K断口却呈现沿晶断裂特征,这与强化元素在晶界以化合物形式析出有关。此外电渣重熔还使夹杂物总量减少、尺寸减小,提高了冲击吸收能—温度关系曲线的上平台值。氮表现出具有韧化晶界的作用,这些结果与理论预测吻合。 3.以感应炉大气下冶炼(AIM)和感应炉大气下冶炼后又经电渣重熔(ESR)的氮强化高锰奥氏体钢为研究对象,采用低温力学性能试验以及透射电镜、扫描电镜、X射线衍射分析等手段,对其组织和力学行为以及相关理论问题进行探讨。结果表明:在1373K固溶水冷条件下,AIM钢存在低温沿晶脆性,电渣重熔对其具有抑制作用。ESR钢77K冲击断口为韧窝占主导的韧性断裂特征。 从室温到77K随温度的下降,ESR钢的屈服强度和抗拉强度均显著升高,77K下的屈服强度和抗拉强度分别为883MPa、1350MPa;断面收缩率有所降低,而延伸率在77K下有所增加,经回归分析得到屈服强度与温度的关系式为: 燕山大学工学博士学位论文 该钢具有较好的抗裂纹扩展能力,其77K断裂韧度值为240MP而,断口具有 韧性断裂特征。上述性能与该钢的高应变硬化能力有关,经拟合得到如下流变方程 In or-a exp(In e/b)+c 刀K温度下的咖/dE值明显高于其它温度的值,同时J’o/J。’在e>O.2以后变 为正值,n与 dn以。这一特殊变化趋势导致 77K拉伸延伸率得到提高。变形区微结 构观察后发现,孪晶与位错之间的相互作用是导致上述试验结果的主要原因。 4.以ESR氮强化高锰奥氏体钢为研究对象,采用“静态”和“动态”氮氖混合 气体保护TIG焊接方法,研究了焊接过程中氮的吸收和逸出行为及其实际焊接性能。 结果表明:焊缝金属中的氮在焊接过程中的吸收、逸出行为受保护气中氮气添加比 例影响较大,而焊接电流与焊接速度影响较小。采用氮氖混合气体保护,在合适的 焊接规范条件下,可以保证焊缝氮含量在焊接后与母材相当;焊接接头组织稳定性 高:抗气孔、热裂纹以及热影响区晶粒长大倾向的能力较强。焊接接头的硬度分布 合理,低温拉伸强度接近母材的性能指标。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TG142

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张旺峰,陈瑜眉,朱金华;低层错能奥氏体钢的变形硬化特点[J];材料工程;2000年02期
2 崔怀洋,贺信莱,柯俊;溶质原子在再结晶运动晶界上偏聚的研究[J];材料科学与工程;1995年03期
3 胡壮麒,王鲁红,刘轶;电子和原子层次材料行为的计算机模拟[J];材料研究学报;1998年01期
4 郑炀曾,刘文昌,张静武,姚枚;22Mn-13Cr-5Ni-0.25N氮强化高锰奥氏体钢的低温变形与断裂[J];钢铁;1996年08期
5 戴起勋,火树鹏,陈康敏;高锰奥氏体钢超低温拉伸形变特性[J];钢铁研究学报;1995年03期
6 徐庭栋,蒙肇斌;一个强韧化钢的新概念——非平衡晶界共偏聚[J];钢铁研究学报;1999年02期
7 梁成广,张瑗,佘冬苓,朱逢吾,肖纪美;利用界面偏析控制沿晶断裂——Ⅱ.晶界偏析与晶间脆性的预测[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1993年02期
8 高德春;李承基;曹凤豫;;Ca对42MnCr钢显微组织及冲击韧性的影响[J];金属热处理学报;1993年03期
9 刘文昌,张静武,郑炀曾;氮强化高锰奥氏体不锈钢的应变硬化行为[J];金属热处理学报;1995年03期
10 张灶利,林清英,余宗森;连续冷却过程中低碳贝氏体钢的晶界化学[J];金属热处理学报;1998年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄志勇;颜根发;徐广治;蔡文藻;袁庭伟;臧国荣;朱纪明;钟旭光;蒋宏伟;;多功能调渣剂在电炉冶炼中的试验研究[J];安徽冶金;2008年03期
2 石德珂,刘军海;高锰钢的断裂特性[J];兵器材料科学与工程;1989年10期
3 李静媛,高惠俐,唐正华,李亚琴,马红;夹杂物对超高强度钢韧性的影响[J];兵器材料科学与工程;1990年11期
4 李士同,吕宇鹏,朱瑞富,朝志强;浅论高锰钢的加工硬化机制[J];兵器材料科学与工程;1999年05期
5 尹桂丽;周立岱;林成;;钢中磷化物的相价电子结构及其对冷脆的影响[J];兵器材料科学与工程;2009年03期
6 王鑫鑫;刘伟东;屈华;陈超;;V对Al_(12)Fe_3Si影响的价电子理论研究[J];兵器材料科学与工程;2009年05期
7 李飞;赵侠;李鑫;金玉华;;Cu-Zn合金固溶体的价电子结构分析[J];兵器材料科学与工程;2009年06期
8 明科宇;李松湖;邹积峰;集兴伟;;Al-Zn-Mg合金价电子理论研究[J];兵器材料科学与工程;2010年05期
9 林长青;梁高飞;王成全;方园;;Fe16Mn0.6C高锰钢高温拉伸过程原位观察[J];宝钢技术;2009年04期
10 范春梅,孙诗兵,王为,王瑛,王荣;电子束辐照BSTS玻璃的正电子湮没研究[J];北京工业大学学报;2002年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘杰;胡耀波;;基于BP神经网络预测TiC基金属陶瓷硬度[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年
2 朱如曾;;钱学森开创的物理力学之路[A];钱学森科学贡献暨学术思想研讨会论文集[C];2001年
3 郭爱民;袁泽喜;黄静;沈冬冬;陈珊;;微量磷及硼的晶界偏聚及其对热塑性的影响[A];2005年全国计算材料、模拟与图像分析学术会议论文集[C];2005年
4 严志刚;俞树荣;梁瑞;李淑欣;陈剑虹;;16MnR钢韧脆转变解理机理的研究[A];压力容器先进技术——第七届全国压力容器学术会议论文集[C];2009年
5 曾四宝;刘元东;;20吨EBT电弧炉在热装铁水条件下大沸腾问题的分析与控制[A];山东金属学会2005炼钢学术交流会论文集[C];2005年
6 郭爱民;袁伟霞;袁泽喜;沈冬冬;宋新莉;;B对2.25Cr-1.0Mo钢连铸高温热塑性的影响研究[A];中国金属学会2003中国钢铁年会论文集(3)[C];2003年
7 柳宏;黄小文;刘秀波;张军;王延敏;王翠玲;杨智宁;许岚;谷亦杰;;CASTEP软件在正极材料LiFePO_4中的应用[A];2006年中国机械工程学会年会暨中国工程院机械与运载工程学部首届年会论文集[C];2006年
8 吴业琼;闫牧夫;赵丽艳;;第一性原理研究镧对碳在γ-Fe中扩散的影响[A];第九次全国热处理大会论文集(一)[C];2007年
9 张建武;罗震;;焊剂130中MgO价电子结构分析与熔点计算研究[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
10 徐彬;员文杰;邓承继;祝洪喜;丁军;段红娟;;镁橄榄石价电子结构计算与键络分析[A];2012年全国矿物科学与工程学术研讨会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏洪源;原子分子在δ-Pu上的吸附、离解与扩散过程研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 李丹;超(超)临界火电机组传热管用不锈钢的研究[D];江苏大学;2010年
3 周晓龙;反应合成AgCuO复合材料的组织均匀化及界面结构研究[D];昆明理工大学;2009年
4 陈伟;过渡金属氮化物和硼化物的第一性原理研究[D];浙江大学;2010年
5 黄俊;新型亚稳态β钛合金Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr-0.5Fe循环变形机理及疲劳断裂性能研究[D];合肥工业大学;2011年
6 赵文东;铁基粉末触媒合成金刚石作用机理的研究[D];北京有色金属研究总院;2010年
7 马紫微;HfO_2薄膜的溅射制备及其性能研究[D];兰州大学;2011年
8 徐顺福;碳纳米管吸附海水中碱金属元素的理论计算研究[D];中国海洋大学;2011年
9 许荔;涂层复合材料力学性能研究及界面强度有限元分析[D];西南交通大学;2010年
10 张宏建;IC10合金的力学性能试验及本构模型研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡中华;Mg3AllCelSb合金相析出行为及其价电子结构研究[D];郑州大学;2010年
2 林鹏;固相反应型Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷涂层形成机理及力学性能研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 刘继冰;高氮无镍奥氏体不绣钢显微结构与性能分析[D];长春工业大学;2010年
4 初丽娜;有机小分子化合物在金红石TiO2表面吸附及迁移机理的研究[D];华东理工大学;2011年
5 白杉;深冷容器的奥氏体不锈钢应变强化技术研究[D];华东理工大学;2011年
6 何寒;取向硅钢中铜硫化物析出形式及其固溶的基础研究[D];昆明理工大学;2010年
7 胡超;ECAP制备TWIP钢的研究[D];昆明理工大学;2009年
8 许刚;链状类及TATB含能分子材料的结构性能研究[D];武汉理工大学;2010年
9 黄鹤;4H-SiC材料中刃型位错的理论研究[D];西安电子科技大学;2011年
10 王正国;高氮奥氏体不锈钢显微组织及力学性能的研究[D];太原理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张静武,刘文昌,郑炀曾,赵红,管秀发,赵明德;一种高锰奥氏体钢的低温性能[J];兵器材料科学与工程;1993年05期
2 章三红,贺信莱,柯俊;Fe-3%Si中再结晶运动晶界上硼的偏聚[J];北京科技大学学报;1992年03期
3 陈宁,余宗森;硅在铝晶界上的析出与非平衡偏聚[J];北京科技大学学报;1992年05期
4 李承基,陆丰,曹凤豫,张永祥,陈永刚;微钙高硬高韧结构钢的研究[J];北京科技大学学报;1993年01期
5 崔怀洋,贺信莱,柯俊;溶质原子在再结晶运动晶界上偏聚的研究[J];材料科学与工程;1995年03期
6 薛侃时,戎忠良,景小妹,张静江,赵国珍,火树鹏,戴起勋,陈原野;合金元素对高锰奥氏体超低温钢性能的影响[J];机械工程材料;1992年01期
7 谭佃龙,贺信莱,余宗森;超低碳贝氏体钢快速加热奥氏体长大过程中移动晶界上硼的反常偏聚[J];钢铁研究学报;1997年01期
8 张瑗,佘冬苓,梁成广,朱逢吾,肖纪美;二元合金界面平衡偏析的预测——Ⅰ.晶界偏析与晶间脆性的预测[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1992年06期
9 梁成广,张瑗,佘冬苓,朱逢吾,肖纪美;利用界面偏析控制沿晶断裂——Ⅱ.晶界偏析与晶间脆性的预测[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1993年02期
10 石德珂;杨桂应;;1Cr18Ni9Ti不锈钢的变形[J];金属热处理学报;1992年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许江晓;刘晓林;李爱玲;;奥氏体钢半自动脉冲TIG焊接工艺[J];热加工工艺;2010年21期
2 戴起勋,火树鹏,陈原野;奥氏体钢的形变诱发组织特征[J];江苏大学学报(自然科学版);1993年04期
3 赵冬梅,毛志远;系列奥氏体锰钢的强韧性对冲击磨粒磨损性能的影响[J];矿山机械;1996年08期
4 ;现代焊接技师培训(二十五)[J];现代焊接;2008年08期
5 魏仲远;;在用发电机护环内壁微裂纹的安全监测[J];压力容器;1992年03期
6 孙伟;王萍;;固溶处理对新型奥氏体不锈钢焊接接头性能的影响[J];电焊机;2010年02期
7 吴晓春;江浩;王良平;;新型奥氏体热作模具钢6Mn14Cr3Mo2V2的强韧化机制[J];钢铁研究学报;2011年06期
8 陈超;;奥氏体钢制零件的离子氮化[J];热处理技术与装备;1992年06期
9 钟彩文;奥氏体钢焊条焊接渗铝钢的试验研究[J];四川电力技术;1995年03期
10 黄小云;几种国产新型热作模具钢的力学性能与应用[J];机械工程材料;1997年05期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 杨兴斌;曹麦对;刘雪芳;;奥氏体与合金钢连接焊缝超声波探伤工艺[A];晋冀鲁豫鄂蒙川云贵甘沪湘十二省区市机械工程学会2007年学术年会论文集(河南、贵州分册)[C];2007年
2 何中吉;常建伟;夏跃广;;SA213-TP304钢焊接接头的无损检测工艺[A];2003年晋冀鲁豫鄂蒙川沪云贵甘十一省市区机械工程学会学术年会论文集(河南分册)[C];2003年
3 赵鸿燕;;真空感应炉冶炼含氮不锈钢氮含量控制工艺[A];2011年全国高品质特殊钢生产技术研讨会文集[C];2011年
4 刘冬菊;鞠伟栋;石阳;;GM35H离心鼓风机蜗壳的补焊[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 曹永清 译;Nb对微合金化奥氏体钢淬透性的影响[N];世界金属导报;2002年
2 ;2009年第三届国际双相不锈钢大会召开在即推动我国双相不锈钢生产和应用[N];世界金属导报;2009年
3 朱险峰;节约用镍是当务之急[N];中国有色金属报;2004年
4 李成;面对有限的镍资源合理使用不锈钢[N];世界金属导报;2004年
5 本报记者 郑洁;中国发展不锈钢产业应走“节镍”之路[N];中国冶金报;2004年
6 ;电厂用抗蠕变铁素体钢[N];世界金属导报;2003年
7 国家发展和改革委员会价格监测中心 朱险峰;镍价涨至14年来最高水平[N];中国工业报;2004年
8 肖英龙;锅炉用耐热钢的发展动向[N];世界金属导报;2002年
9 ;2003年北京国际双相不锈钢大会召开[N];世界金属导报;2003年
10 本报特约记者 刘翠珍;大力推广铁素体不锈钢[N];世界金属导报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 付瑞东;高锰奥氏体钢低温沿晶脆性的产生原因及抑制方法的研究[D];燕山大学;2003年
2 马玉喜;高氮奥氏体不锈钢组织结构及韧脆转变机制的研究[D];昆明理工大学;2008年
3 王立刚;一种低铬高锰奥氏体钢焊接材料的研究[D];大连理工大学;2003年
4 张艳梅;双层辉光等离子表面冶金W、Mo、Co时效硬化高速钢[D];太原理工大学;2004年
5 李冬升;奥氏体不锈钢的计算设计和核电蒸发器传热管材料的研究开发[D];江苏大学;2011年
6 曹建;超超临界机组用T/P92异种钢焊接接头结构与性能的研究[D];复旦大学;2011年
7 张静武;金属塑性变形与断裂的TEM/SEM原位研究[D];燕山大学;2002年
8 潘春旭;复合零部件异种金属焊接接头显微结构特征及其转变机理研究[D];武汉交通科技大学;1998年
9 张丽华;经济型双相不锈钢2101的腐蚀行为研究[D];复旦大学;2010年
10 杨莉;2205双相不锈钢与Q345R钢焊接性研究[D];中国矿业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 康杰;碳氮增强合金化奥氏体钢及其力学行为的研究[D];燕山大学;2012年
2 李亚菲;一种含钒铌高氮铬锰奥氏体钢的相图及铸态组织特性研究[D];燕山大学;2013年
3 段正祥;形变热处理对00Cr16Ni16晶粒形态及性能影响研究[D];武汉理工大学;2008年
4 刘瑜;奥氏体不锈钢24Mn18Cr3Ni0.62N疲劳性能的研究[D];江苏大学;2009年
5 刘金秋;奥氏体锅炉管内壁氧化皮脱落堆积测量技术研究[D];山东大学;2011年
6 王伟波;奥氏体焊缝超声探伤用窄脉冲探头技术研究[D];机械科学研究总院;2008年
7 崔朝宇;稀土元素铈对奥氏体锰铬系201不锈钢的组织与性能的影响[D];内蒙古科技大学;2012年
8 程志伟;PH13-8Mo沉淀硬化不锈钢微观组织研究[D];南昌航空大学;2012年
9 陈曦;一种新型奥氏体不锈钢疲劳性能的研究[D];江苏大学;2007年
10 李治发;电厂用不锈钢管的破坏原因和对策研究[D];重庆大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026