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节镍型双相不锈钢LDX2101局部腐蚀行为及热处理影响研究

作　者: 汤瑞瑞
导　师: 龚利华
学　校: 江苏科技大学
专　业: 材料学
关键词: LDX2101双相钢 热处理 点蚀 应力腐蚀 力学性能
分类号: TG142.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


双相不锈钢（DSS）由铁素体相和奥氏体相组成，因其具有优异的力学性能和耐蚀性能已广泛应用于海洋、石油化工等行业。一般而言，双相不锈钢具有极佳的耐蚀性能，但在特定的环境下也会发生局部腐蚀。与单相不锈钢不同，合金元素在两相中的分配行为、热处理和焊接热循环作用下二次相（碳化物、氮化物、σ相等）的析出导致双相不锈钢的局部腐蚀更为复杂。经济节镍型双相不锈钢是目前双相钢的重要发展趋势之一，它的主要特点是含氮、低镍、低钼，为了加快这种高性价比钢种的推广与应用，其腐蚀问题的研究意义重大。本文通过拉伸、硬度、电化学、慢应变应力腐蚀实验（SSRT）研究经济节镍型双相钢LDX2101力学性能、局部腐蚀性能情况以及热处理制度（高温固溶、鼻尖温度时效时间）的影响；采用光学显微镜（OPM）、扫描电镜结合能谱仪（SEM+EDS）、X射线衍射仪（XRD）方法研究了相应热处理制度下LDX2101微观结构演变情况，探究组织与其力学性能、局部腐蚀性能指标之间的关系；通过与SAF2205双相钢（Ni、Mo含量较高）的比较，研究元素含量变化对LDX2101组织及性能的影响。研究结果表明：与SAF2205相比，LDX2101在节镍和钼的情况下仍具有良好的力学性能，常温下在3.5%NaCl溶液中具有较低的应力腐蚀敏感性，但其耐点蚀性能有所下降。在950~1100℃温度范围内，LDX2101固溶处理后未发现析出相，具有较好的组织稳定性。与SAF2205一样，随固溶温度的提高，LDX2101的拉伸性能及硬度变化不大。在5×10-6S-1应变速率下，固溶温度对LDX2101抗应力腐蚀性能影响不大，而耐点蚀性能随固溶温度变化明显；SAF2205经950℃固溶处理后少量σ相的析出使其耐点蚀性能及应力腐蚀性能有所下降，而其他温度变化不明显。综合分析，与SAF2205一样，LDX2101经1050℃固溶处理后具有优良的力学性能及耐蚀性能。与SAF2205于鼻尖温度850℃时效不同时间（0.5h、1h、2h、4h、8h、24h）相比，受元素含量变化的影响，LDX2101于鼻尖温度700℃时效相同时间后只发现少量Cr2N相析出，随时效时间的延长析出量增加较为缓慢，且其显微硬度同样增加缓慢。与SAF2205一样，LDX2101随时效时间的延长耐点蚀性能不断下降。但与SAF2205相比，LDX2101抗应力腐蚀性能随时效时间的延长变化较为复杂，当时效时间为4h时，抗应力腐蚀性能较差，时效处理后的应力腐蚀断口上均未见大量腐蚀产物及二次裂纹。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-13
第1章 绪论  13-24
  1.1 引言  13
  1.2 双相不锈钢的概述  13-17
    1.2.1 双相不锈钢的发展与分类  13-14
    1.2.2 双相不锈钢的显微组织  14-16
    1.2.3 双相不锈钢的主要应用领域  16-17
  1.3 双相不锈钢常见的局部腐蚀问题  17-20
    1.3.1 点蚀  17-18
    1.3.2 晶间腐蚀  18
    1.3.3 缝隙腐蚀  18
    1.3.4 电偶腐蚀  18
    1.3.5 应力腐蚀开裂  18-20
  1.4 经济节镍型双相钢 LDX2101 研究现状  20-22
    1.4.1 力学性能  21
    1.4.2 耐蚀性能  21-22
  1.5 本课题研究目的及意义  22
  1.6 本课题研究内容  22-24
第2章 实验部分  24-29
  2.1 实验材料与试剂  24
  2.2 材料热处理  24
  2.3 微观组织表征  24-25
  2.4 力学性能测试  25-26
    2.4.1 拉伸性能测试  25-26
    2.4.2 硬度测试  26
  2.5 电化学测试  26-27
    2.5.1 电极制备  26-27
    2.5.2 动电位极化曲线测量  27
    2.5.3 循环极化曲线测量  27
    2.5.4 阻抗实验  27
  2.6 应力腐蚀试验  27-29
第3章 LDX2101 双相钢力学性能及固溶处理的影响  29-40
  3.1 引言  29
  3.2 LDX2101 双相钢力学性能研究  29-30
  3.3 固溶处理对 LDX2101 双相钢组织的影响  30-37
    3.3.1 显微组织变化  30-34
    3.3.2 两相比例及元素分布变化  34-37
  3.4 固溶处理对 LDX2101 双相钢力学性能的影响  37-39
    3.4.1 拉伸实验结果与分析  37-39
    3.4.2 硬度实验结果与分析  39
  3.5 小结  39-40
第4章 LDX2101 双相钢局部腐蚀性能及固溶处理的影响  40-53
  4.1 引言  40
  4.2 LDX2101 双相钢耐蚀性能研究  40-46
    4.2.1 点蚀性能研究  40-41
    4.2.2 应力腐蚀性能研究  41-46
  4.3 固溶处理对 LDX2101 双相钢点蚀性能的影响  46-49
  4.4 固溶处理对 LDX2101 双相钢应力腐蚀性能的影响  49-52
    4.4.1 应力—应变曲线结果与分析  49-51
    4.4.2 断口分析  51-52
  4.5 小结  52-53
第5章 时效处理对 LDX2101 双相钢组织及硬度的影响  53-61
  5.1 引言  53-54
  5.2 时效处理对 LDX2101 双相钢组织的影响  54-60
  5.3 时效处理对 LDX2101 硬度的影响  60
  5.4 小结  60-61
第6章 时效处理对 LDX2101 双相钢局部腐蚀性能的影响  61-76
  6.1 引言  61
  6.2 时效处理对 LDX2101 双相钢点蚀性能的影响  61-69
    6.2.1 循环极化曲线结果与分析  61-66
    6.2.2 阻抗实验结果与分析  66-69
  6.3 时效处理对 LDX2101 双相钢应力腐蚀性能的影响  69-74
    6.3.1 应力—应变曲线结果与分析  69-71
    6.3.2 断口分析  71-74
  6.4 小结  74-76
结论  76-78
参考文献  78-82
攻读硕士学位期间发表学术论文  82-83
致谢  83

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 钢 > 特种性能钢 > 不锈钢、耐酸钢
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