【摘 要】
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双相不锈钢因其特别的两相组织而具备优异的力学性能和耐腐蚀性能,逐渐得到广泛应用。但是原材料镍的紧缺及其价格的不断攀升,限制了双相不锈钢的应用和发展,促使节约型双相不锈钢在近年来呈现迅速发展趋势。通过廉价的锰、氮元素替代昂贵的镍元素已经成为降低双相不锈钢成本的主要方法。本文以2304双相不锈钢合金成分为标准,尝试以锰、氮替代镍的方法,进行23Cr节约型双相不锈钢的开发,在降低成本的同时保证其性能优良
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双相不锈钢因其特别的两相组织而具备优异的力学性能和耐腐蚀性能,逐渐得到广泛应用。但是原材料镍的紧缺及其价格的不断攀升,限制了双相不锈钢的应用和发展,促使节约型双相不锈钢在近年来呈现迅速发展趋势。通过廉价的锰、氮元素替代昂贵的镍元素已经成为降低双相不锈钢成本的主要方法。本文以2304双相不锈钢合金成分为标准,尝试以锰、氮替代镍的方法,进行23Cr节约型双相不锈钢的开发,在降低成本的同时保证其性能优良。本文的主要工作内容如下:(1)设计五种实验钢合金成分,通过Thermo-Calc.软件计算所设计成分的平衡相图。在950~1200℃时,均只存在铁素体相和奥氏体相;在500~950℃时,均出现Cr2N析出相;在500~800℃时,实验钢23Cr-1、23Cr-2、23Cr-5存在σ相。(2)对实验钢热轧板、冷轧板进行不同温度固溶处理,探究微观组织的演变及其对力学性能和耐点蚀性能的影响。研究结果表明:实验钢最佳固溶处理温度为1000℃,两相分布均匀,相比例接近1:1,力学性能和耐点蚀性能均最佳;在1150℃时,铁素体相含量高达60%,两相比例严重失衡,同时铁素体晶粒长大明显,过于粗大,综合力学性能与耐点蚀性能最差。(3)对实验钢冷轧板进行不同时间和不同温度的等温时效处理,探究不同时效制度条件下氮化物的析出行为及其对力学性能和耐点蚀性能的影响。研究结果表明:析出相Cr2N出现在相界及铁素体晶界处;时效温度为700℃时,力学性能及耐点蚀性能最差;在700℃下等温时效30min时,综合力学性能及耐点蚀性能低于固溶状态,而时效时间为240min时,综合力学性能优于固溶状态,但耐点蚀性能依旧远低于固溶状态。(4)Cr、Mo元素主要富集在铁素体相中,Ni、N、Mn、Cu元素主要富集在奥氏体相中。铁素体相点蚀当量低于奥氏体相,导致点蚀优先在铁素体相中发生,而奥氏体相对点蚀坑的扩展具有阻碍作用。在用Mn、N替代Ni的同时,加入0.5%的Cu,可有效提高实验钢耐点蚀性能。
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