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《兰州理工大学》 2019年
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温轧和冷轧态含铝高强304与316L不锈钢微观组织和拉伸性能及其强韧化机制

郭鑫  
【摘要】:在304、316L奥氏体不锈钢中添加一定含量的铝元素可以显著提高其耐腐蚀性能和抗高温氧化性能,使该类不锈钢的使用寿命和服役效率得到提高,但目前仅限于实验室研究,而工业应用基础研究的缺乏阻碍了其发展。本课题组前期已对中频感应熔炼的含铝304、316L不锈钢的铸态、固溶态和热轧态进行了基础研究,而本文针对不同含铝量的304、316L不锈钢温轧态和冷轧态的微观组织演变规律、拉伸性能及热处理后织构演变进行了系统的实验研究,为其进一步的应用提供数据参考和理论依据。首先,针对含铝量为1wt.%和1.5wt.%的304不锈钢,利用不同变形量、不同变形温度的温轧工艺,制备了含铝304不锈钢温轧板材。研究发现,304奥氏体不锈钢加入铝元素后,相组成发生了改变,奥氏体基体上形成一定量的铁素体相,铝含量增加,铁素体相含量相应提高。相同变形量下,随着温轧温度的升高,晶粒尺寸增大,固溶态的再结晶晶粒体积分数也增大;相同轧制温度下,随着温轧变形量的增大,晶粒尺寸降低,固溶态的再结晶晶粒体积分数提高。温轧后固溶态的含铝304不锈钢,铁素体相的织构强度较高,主要为立方织构{001}100,奥氏体相的织构强度较弱,主要为旋转立方织构{001}110、Goss织构{110}001。其次,针对含铝量为1wt.%、1.5wt.%和2wt.%的304不锈钢,利用不同变形量的冷轧加工工艺,制备了含铝304不锈钢冷轧板材。研究发现,冷轧过程中发生了形变诱发的马氏体相变,冷轧后的合金晶界都为小角度晶界,随着变形量的增加,亚结构变形晶粒的体积分数增大。固溶态的合金铁素体相含量降低,合金屈服强度的大小取决于平均晶粒尺寸和铁素体相含量,当C_(Al)≤1.5wt.%时,以平均晶粒尺寸对屈服强度的影响为主控因素;当C_(Al)=2wt.%时,以铁素体相含量对屈服强度的影响为主控因素。冷轧和固溶态的织构类型基本相同,铁素体相主要的织构类型为立方织构{001}100,奥氏体相为旋转立方织构{001}110、R-Goss{110}110及Goss织构{110}001。再次,研究了铝含量为1wt.%和1.5wt.%的316L不锈钢温轧板材,与固溶处理5min合金相比,固溶处理30min时,碳化物溶解更加充分,偏析现象减轻,同时固溶处理30min合金的屈服强度和抗拉强度均高于固溶处理5min的合金。温轧温度升高时,晶粒尺寸增大,铁素体相的体积分数降低,亚结构、变形晶粒的体积分数降低;变形量增大,晶粒尺寸和铁素体相的体积分数均降低,亚结构、变形晶粒的体积分数增高,温轧态的板材,再结晶晶粒的体积分数较低。温轧态的含铝316L不锈钢中铁素体相形成的织构为立方织构{001}100,奥氏体相形成的织构为旋转立方织构{001}110、Goss织构{110}001,随着温轧温度和温轧变形量的增加,形成Goss织构的倾向性增大。最后,研究了铝含量为1wt.%、1.5wt.%和2wt.%的316L不锈钢冷轧板材,铝含量增加,合金铁素体相含量增高,冷轧过程中同样发生了形变诱发的马氏体相变。固溶态的合金,虽然铁素体相含量有所下降,但随着铝含量增加,铁素体相含量提高。含铝316L不锈钢的平均晶粒尺寸与冷轧变形量及铁素体相含量有关,随冷轧变形量的增加,合金的变形程度增大,同时,铁素体相含量越高,冷轧变形量对平均晶粒尺寸的影响程度越大。合金的再结晶程度随变形量的增加而增大,且有大量的Σ3孪晶界存在。含铝1.5wt.%316L不锈钢的织构类型与含铝1wt.%的基本相同,然而,低铝含量奥氏体相形成强度较弱的Copper{112}111织构,高铝含量铁素体相形成R-Goss{110}110织构。
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TG335;TG142.71

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