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新型奥氏体不锈钢磨损、腐蚀性能研究

李长胜  
【摘要】: 本文以24Mn-13Cr-0.44N、24Mn-18Cr-3Ni-0.62N和1Cr18Ni9Ti三种奥氏体不锈钢为研究对象,研究了24Mn-18Cr-3Ni-0.62N在室温下的拉伸性能,该新型奥氏体不锈钢拉伸时没有明显的屈服平台,力学性能为:σ_(0.2)=525MPa,σ_b=890MPa,δ=41%,φ=57%,n=0.421,具有很高的强度和优良的塑性,拉伸时形成的滑移带粗大、密集,若金相截面和某(111),面平行或接近平行,还可发现具有正三角形的形变组织,拉伸断口为韧性断口,块状夹杂物为裂纹发源地之一,净化材料可以进一步提高材料的抗拉强度。 同时,本文重点研究了两种高氮奥氏体不锈钢的磨粒磨损性能,并与18-8型奥氏体不锈钢作了对比探讨其磨粒磨损机理。试验结果表明,在三个低载荷下,18-8型不锈钢随载荷的增加,磨损量急剧上升,而两种高氮的奥氏体不锈钢受载荷的影响比较小。此外,磨粒的形状和粒度对材料耐磨性也有重要影响,在同样载荷下,在粗砂时要比细砂时磨损量大。磨损前期主要是磨粒磨损,最明显的特征是“犁沟”,后期以粘着磨损为主。接下来以粘着和剥落机制为主,剥落区内有部分犁沟痕迹,还有少量的微裂纹。随着载荷的增加,磨粒磨损加剧了,并且粘着磨损也提前了,出现了磨粒磨损和粘着磨损明显的交互作用。在磨损过程中,18-8型奥氏体不锈钢亚表层发生了ε马氏体相变,而两种含氮的奥氏体不锈钢很少或几乎没有ε马氏体出现,但出现了大量的位错和形变孪晶。在对磨损剖面形变层的硬度进行测试时发现,普通的不锈钢由于发生了马氏体相变,硬度增加明显,而两种含氮奥氏体不锈钢几乎没有发生马氏体相变,硬度增加不是很多,即在低载荷下,加工硬化不足。一个可能的结论是:此新型奥氏体不锈钢正如高锰钢一样,在高载荷下,它的耐磨性才表现得更为突出。 此外,本文还研究了三种奥氏体不锈钢的耐点腐蚀性能。结果发现,两种含氮奥氏体不锈钢的耐点腐蚀性能均比18-8型奥氏体不锈钢好。不管是室温还是高温,普通不锈钢的点蚀数目明显比两种高氮奥氏体不锈钢要多,在50℃高温下,我们在24Mn13Cr0.44N高氮奥氏体钢的点蚀形貌中发现具有正三角形的结构,这就是奥氏体(111)_γ面。表明,温度升高时,含氮奥氏体不锈钢可能会优先在奥氏体的滑移面(111)_γ面发生点蚀。我们知道,不锈钢中夹杂物是重要的点蚀源之一。由于此新型奥氏体不锈钢锰含量比较高,夹杂物较多,因此,净化材料可以进一步提高此类奥氏体不锈钢的耐点腐蚀性能。


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