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马氏体时效不锈钢高温脆性及固溶温度优化研究

作　者: 林建军
导　师: 卢德宏；陈嘉砚
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 马氏体时效不锈钢 热脆 粗大晶粒遗传 固溶处理
分类号: TG142.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


OOCr11Ni11MoTi马氏体时效不锈钢是新开发的超高强度不锈钢,以其优良的综合性能(抗拉强度Rm≥1600MPa,屈服强度Rp0.2≥1450MPa,延伸率A≥8%,断面收缩率Z≥45%,夏比冲击功AKU2≥50J)和良好的耐腐蚀性而被运用在高载荷、恶劣环境下的关键结构材料。因超高强度钢对脆性较为敏感,本文通过微调钢中合金元素Ti及C的含量,冶炼了三炉钢,重点研究了钢经高温缓冷后对其力学性能的影响,通过不同的热处理工艺优化固溶温度细化晶粒,从而提高OOCr11Ni11MoTi马氏体时效不锈钢的综合性能。本文对OOCr11Ni11MoTi马氏体时效不锈钢进行了深入研究,发现了高温缓冷脆性及粗大奥氏体晶粒遗传两个新特性,其中关于高温缓冷下产生脆性的研究结果如下：(1)经高温缓冷OOCr11Ni11MoTi马氏体时效不锈钢产生明显的脆化现象,其脆化敏感性及脆化程度与钢中合金元素Ti、C有关。对比三个炉号,Ti含量越高,脆化敏感性越强,Ti=1.38%时,其脆化敏感性最强,在1100℃左右就开始析出脆化相；C含量越高,脆化幅度越大,C=0.0039%时,其固溶态冲击韧性下降幅度最大达83.7%之多。(2)导致脆化的原因是Ti(C、N)在晶界上析出,并且随着高温缓冷至低温,脆化相由离散形式析出逐渐长大连续成线状分布在晶界上,导致材料脆性断裂,使其力学性能剧烈降低,断面收缩率Z降幅程度最高达87%,延伸率A最低降幅达到35.5%。针对OOCr11Ni11MoTi马氏体时效不锈钢中粗大原始奥氏体晶粒遗传性进行研究发现：(1)在固溶处理过程中,存在粗大奥氏体晶粒遗传性可能是由于奥氏体晶界应变硬化而引起的；随着固溶温度的升高,遗传的粗大奥氏体晶界呈锯齿状开始移动,并确定了远高于Af点区间(875℃-900℃)上存在再结晶临界温度(Ac),且在Af-Ac之间进行的预处理及多次循环固溶处理工艺不能细化粗大晶粒,多次循环固溶处理对晶界锯齿长大有一定影响；高于Ac温度开始再结晶,并证实了开始再结晶温度区域为875-900℃,未封闭的锯齿形晶界在950℃左右完全再结晶而得到封闭。(2)经过二次及三次循环固溶处理能使得形核临界温度(Ac)下降,使奥氏体晶粒提前形核,其形核区间降低到850-875℃,而再结晶完成温度也得到了降低,其区间在900-925℃。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 绪论  9-26
  1.1 选题背景  9
  1.2 马氏体时效不锈钢国内外发展状况  9-16
  1.3 马氏体时效不锈钢国内外研究状况  16-23
    1.3.1 合金元素的作用  16-20
    1.3.2 强韧化机理及途径  20-23
  1.4 马氏体时效(不锈)钢高温脆性的研究  23-24
  1.5 马氏体时效(不锈)钢固溶处理的研究  24-25
  1.6 研究工作的目的及内容  25-26
第二章 实验材料和研究方法  26-31
  2.1 实验材料  26
  2.2 实验方法  26-31
    2.2.1 测定相变点  26-27
    2.2.2 热处理工艺  27-28
    2.2.3 力学性能实验  28-29
    2.2.4 显微组织观察实验  29-30
    2.2.5 物理化学相分析  30-31
第三章 00Cr11Ni11MoTi马氏体时效不锈钢中高温缓冷热脆性  31-56
  3.1 前言  31-32
  3.2 实验方法与过程  32-34
    3.2.1 实验材料与热处理工艺  32-33
    3.2.2 性能测试  33
    3.2.3 微观组织分析  33-34
    3.2.4 物理化学相分析  34
  3.3 实验结果  34-55
    3.3.1 高温缓冷处理对固溶态力学性能及冲击断口的影响  34-45
    3.3.2 高温缓冷处理对固溶态微观组织的影响  45-50
    3.3.3 固溶态相分析  50-51
    3.3.4 高温缓冷处理对时效态力学性能及冲击断口的影响  51-55
  3.4 本章小结  55-56
第四章 00Cr11Ni11MoTi马氏体时效不锈钢中原始粗大奥氏体晶粒的遗传现象  56-63
  4.1 前言  56
  4.2 试验材料与方法  56-58
  4.3 实验结果与分析  58-62
    4.3.1 粗大奥氏体晶粒遗传特性  58-59
    4.3.2 预处理对粗大晶粒遗传的影响  59-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章 00Cr11Ni11MoTi马氏体时效不锈钢中粗大奥氏体晶粒再结晶及固溶温度优化  63-77
  5.1 前言  63-64
  5.2 实验材料与方法  64-66
    5.2.1 实验材料  64
    5.2.2 实验方法  64-66
  5.3 实验结果及分析  66-76
    5.3.1 粗大原始奥氏体晶粒遗传机理  66-69
    5.3.2 不同固溶处理工艺对奥氏体晶粒的影响  69-73
    5.3.3 不同热处理工艺对力学性能的影响  73-76
  5.5 本章小结  76-77
第六章 结论  77-79
致谢  79-80
参考文献  80-86
附录 (攻读硕士期间发表的学术论文)  86

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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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