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超细晶耐腐蚀性钢的开发与研究

赖宏  
【摘要】: 本实验在0Cr13铁素体不锈钢中加入不同含量的强碳、氮化合物形成元素钛,采用普通的冶炼和轧制工艺,生产含钛铁素体不锈钢。考察了钛对钢的强韧性的影响,利用透射电子显微镜分析了实验钢的组织、析出物、晶界的特点,研究了试验钢的耐腐蚀性能。 研究发现,当材料在低于奥氏体再结晶温度而高于Ar3相变温度时变形,能够促使相变在较高的温度下发生,并且能得到较小半径的临界核胚。要想得到超细晶铁素体组织,必须对钢铁材料施加较大程度的变形。强碳氮化物形成元素钛可以通过其碳氮化物在均热过程阻碍奥氏体的长大,热轧过程阻碍奥氏体再结晶及钢中存在的细小未溶的钛的碳氮化物促进转变这几个方面来细化铁素体晶粒。实验结果表明,钛可以细化0Cr13铁素体不锈钢晶粒,增强其强度,改善其韧性,使之具有较好的加工性能。钛的添加量有一最佳范围,过多过少都不能获得最理想的强化效果。钛的含量为碳含量的7~10倍具有较好的效果。 分析计算表明,第二相析出粒子Ti(C,N)粒子对铁素体晶界的拖拽力主要取决于其大小及所占体积分数。Ti(C,N)粒子越小,所占体积分数越大,越能有效的细化铁素体晶粒,提高钢材的综合性能。动力学与热力学分析表明,Ti(C,N)析出粒子越细小,越容易粗化,因而要得到极细的第二相析出粒子比较困难。 实验研究发现,0Cr13型铁素体不锈钢耐晶间腐蚀的能力较差。引入钛之后,钢中的碳与强碳氮化物形成元素钛可以生成很稳定的钛碳化物,(Fe、Cr)23C6在晶间上的析出受到抑制。钛元素的引入,消除了钢中的碳氮间隙原子,抑制了珠光体组织的生成,净化了铁素体晶界,提高了铁素体组织的均匀性,使其耐蚀性能显著增强。


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