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热轧高铝304、316L奥氏体不锈钢组织性能及铝元素的作用机制

作　者: 周毛熊
导　师: 喇培清
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料学
关键词: 304钢 316钢 Al元素显微组织力学性能晶间腐蚀焊接性能
分类号: TG335.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

针对石化装置材料用316L不锈钢抗均匀腐蚀性能和抗晶间腐蚀性能不够好的问题，本课题组研发了铸态高铝316L不锈钢，改性后的316L不锈钢具有优良的抗腐蚀性能同时，力学性能并未出现明显降低。基于此基础，本文将高铝304、316L不锈钢热轧加工成板材，并对轧制板材的组织、室温力学性能、腐蚀性能和焊接性能进行研究。目标是保证304、316L不锈钢具有力学性能不降低的前提下，具有良好抗腐蚀性能。本文以304、316L不锈钢为基础，分别加入质量分数为2、4%的Al，利用真空电弧炉熔炼并在水冷铜坩埚中冷却，将熔炼制备的高铝304、316L不锈钢在压力机和热轧机上进行开坯轧制，并对热轧后的板材进行组织分析和力学性能测试。结果表明，当Al含量不大于2wt.%时，合金始终为单相γ基体。热轧后，Al元素不再同铸态组织那样始终固溶于γ基体中，而是以Al4C3第二相的形式出现富集，当Al含量增加到4wt.%时，出现了α相。研究了Al质量分数为2、4%的304、316L不锈钢板材的室温力学性能。结果表明：在304合金中，随着Al含量的增加，合金的强度先降低后升高、塑性有所降低。在316L合金中，随着Al含量的增加，合金的强度显著升高、塑性明显降低。研究了316L不锈钢的抗均匀腐蚀性能及304、316L不锈钢的抗晶间腐蚀性能。发现在316L合金中添加2wt.%和4wt.%的Al时，合金的均匀腐蚀速率最低；铝质量分数为2%时，合金具有最低的晶间腐蚀速率。在304合金中，Al质量分数为4%的合金具有最佳的抗晶间腐蚀性能。研究了Al质量分数为4%的304不锈钢及Al质量分数为2%的316L不锈钢的焊接性能，结果表明高铝304、316L不锈钢具有良好的焊接性能。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章绪论  10-24
  1.1 不锈钢的概况  10-14
    1.1.1 不锈钢的发展和研究现状  10-11
    1.1.2 不锈钢的分类  11-14
  1.2 304、316L 不锈钢的研究现状  14-16
    1.2.1 304 钢的研究现状  14-15
    1.2.2 316L 钢的研究现状  15-16
  1.3 不锈钢的热轧  16-18
    1.3.1 不锈钢热轧方式  16-17
    1.3.2 轧制时的质量控制  17-18
  1.4 不锈钢的焊接性和焊接特点  18-21
    1.4.1 奥氏体不锈钢的焊接特点  19-20
    1.4.2 铁素体不锈钢的焊接特点  20-21
  1.5 国内外在钢中加 Al 改性的研究  21-22
  1.6 本论文的主要研究内容和目的  22-24
    1.6.1 主要内容  22-23
    1.6.2 主要目的  23-24
第2章 Al 元素对热轧 304、316L 不锈钢的显微组织的影响研究  24-38
  2.1 实验过程  24-27
    2.1.1 合金材料的熔炼  24-25
    2.1.2 合金材料的开坯热轧  25-27
  2.2 合金材料检测  27
  2.3 实验结果  27-36
    2.3.1 热轧 304 合金的显微组织  27-30
    2.3.2 热轧 316L 合金的显微组织  30-36
  2.4 讨论  36-37
  2.5 结论  37-38
第3章 Al 元素对热轧 304、316L 不锈钢力学性能的影响研究  38-47
  3.1 实验过程  38-39
  3.2 实验结果  39-44
    3.2.1 拉伸性能  39-42
    3.2.2 断口形貌及其特征  42-44
  3.3 讨论  44-46
  3.4 结论  46-47
第4章 Al 元素对热轧 304、316L 不锈钢腐蚀性能的影响研究  47-52
  4.1 实验过程  47-48
  4.2 实验结果  48-50
  4.3 讨论  50-51
  4.4 结论  51-52
第5章不同 Al 含量 304、316L 合金热轧板材的焊接性能  52-59
  5.1 奥氏体不锈钢的焊接  52-54
    5.1.1 手工钨极氩弧焊(TIG 焊)  52-53
    5.1.2 焊前准备  53
    5.1.3 焊接规范的选择  53-54
  5.2 实验结果  54-57
    5.2.1 焊接接头微观组织  54-55
    5.2.2 焊接接头力学性能  55-57
  5.3 讨论  57-58
  5.4 结论  58-59
结论  59-61
参考文献  61-67
致谢  67
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  67

热轧高铝304、316L奥氏体不锈钢组织性能及铝元素的作用机制

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