高氮奥氏体不锈钢研究进展

目前高氮钢研究的主要热点是高氮不锈钢,而高氮奥氏体不锈钢的应用前景最被看好.综述近年来国内外高氮奥氏体不锈钢的研究现状,包括氮在奥氏体不锈钢中的作用机理;高氮奥氏体不锈钢的试制;高含量氮对奥氏体不锈钢力学性能、耐蚀性能和组织稳定性的影响以及对高氮不锈钢应用前景的展望.     

高氮奥氏体不锈钢的腐蚀行为研究

研究了无镍高氮高锰奥氏体不锈钢(HNSSs)的均匀腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、点蚀性能及再钝化性能;与商用316L不锈钢(316LSS)对比,考察了冷变形、敏化处理等对HNSSs的微观组织、钝化膜特征及耐蚀性的影响。结果表明:固溶HNSSs的均匀腐蚀和晶间腐蚀抗力明显不如316LSS的,敏化处理不影响钢的均匀腐蚀抗力,但导致晶间腐蚀抗力急剧弱化,尤其是无Mo钢;固溶HNSSs的缝隙腐蚀和点蚀抗力优于316LSS的,特别是含Mo钢,敏化处理导致钢的缝隙腐蚀和点蚀抗力弱化;冷变形引入大量微观缺陷,导致钝化膜变薄,膜中稳定氧化物减少,保护性变差,降低了HNSSs在含Cl-溶液中的点蚀抗力,但改善了其再钝化性能;敏化析出χ相,导致HNSSs的耐蚀性下降,再钝化性能劣化,且随冷变形量增加更为显著。并讨论了HNSSs的腐蚀机理。     

N含量对高氮CrMnMo奥氏体不锈钢组织和性能的影响

以18Cr14Mn3Mo钢为基本成分,设计并冶炼了氮含量为0.008%~0.77%的高氮CrMnMo奥氏体不锈钢。通过力学性能测试、组织观察、扫描电镜观察等方法,研究了N含量对其硬度、耐刻划性、塑性、强度等的影响。结果表明,N含量为0.42%及以下时,组织为双相,存在着一定量的铁素体,铁素体的存在使材料的塑性和韧性都较差。N含量0.77%试验钢的硬度最高,为273 HV0.5;耐刻划性能也最佳。0.59%N试验钢的塑性和韧性最好,断面收缩率和冲击吸收能量分别为79%和422 J。综合认为高氮CrMnMo奥氏体不锈钢的最佳N含量为0.77%。     

高氮奥氏体不锈钢锻件的制造

本文介绍奥氏体Cr-Ni-Mn-N钢压力加工时热力规范的研究。按此规范加工,能使轴类、套筒、护环等锻件的锻造工艺过程合理化,还可用3.2～32.5t的多元合金钢锭制得合格的毛坯件。     

高氮奥氏体不锈钢组织调控及加工硬化机制

研究了高氮奥氏体不锈钢在不同热轧条件下的组织与性能的演变规律,探讨控轧参数对试验钢组织及加工硬化机制的影响。结果表明:随着终轧温度的降低,奥氏体晶粒由偏等轴变化到压扁拉长状,试验钢中铁素体的含量和球状碳化物析出量增多,抗拉强度和屈强比升高,伸长率降低,断面收缩率变化不大;空冷比水冷得到试验钢的抗拉强度大,而冷却方式对伸长率、断面收缩率和屈强比影响不大。在拉伸变形过程中应变硬化机制是相互转换和竞争的,在变形刚开始时(强加工硬化阶段),位错强化起主要作用,当变形进行到一定程度时(多阶段硬化阶段),位错强化和孪晶强化机制共同起作用。     

高氮奥氏体不锈钢的δ相转变研究

分别用金相法和铁素体测量仪测量0Cr20Mn19N0.58高氮奥氏体不锈钢铸态、锻态和固溶态组织中的δ相含量。结果表明:不同测量方法下铸态和锻态组织的测量结果存在显著差异,而固溶态组织的测量结果基本相符。形成这一现象的原因是:0Cr20Mn19N0.58高氮奥氏体不锈钢的凝固模式为FA模式,该模式下凝固过程中生成的δ相在1000℃以下发生δ→σ+γⅡ的相转变,由磁性相转变为非磁性相;在1000℃以上会发生σ+γⅡ→δ的相转变,由非磁性相转变为磁性相。     

高氮无镍奥氏体不锈钢耐蚀性的研究

以常压下冶炼的高氮无镍奥氏体不锈钢为材料,经1150℃强烈塑性变形,轧制成2 mm厚的板材,将热轧后的板材进行1100℃、保温10 h、水淬的固溶处理。通过酸浸试验、极化曲线测试和盐雾腐蚀试验,并与1Cr18N i9Ti钢的耐蚀性进行比较。结果表明,冶炼高氮无镍奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀性能。     

无镍高氮奥氏体钢焊接接头氮含量的预测

针对32Mn-7Cr-0.6Mo-0.3N氮强化奥氏体钢，采用TIG焊接方法研究了焊缝中氮含量与保护气氛中氮气添加比例的关系，并根据Sieverts定律推导并建立了上述关系的数学模型。     

高氮奥氏体不锈钢氩弧焊的重熔特征

焊接性是影响高氮奥氏体不锈钢(高氮钢)应用的一个重要因素.为了研究高氮钢的焊接特性,对此钢进行氩弧焊重熔试验,分析了熔融时间对焊缝特性的影响.试验结果表明,随着熔融时间的增加,焊缝中铁素体的含量增加.同时发现焊缝中存在热裂纹、气孔等焊接缺陷.低熔点硫化物共晶相是焊缝具有较强裂纹敏感性的主要原因.熔融时间显著影响焊缝中气孔的形成.     

高氮奥氏体不锈钢室温疲劳断口分析

研究了新型高氮奥氏体不锈钢(24Mn18Cr3Ni0.62N)在室温条件下的拉-拉疲劳行为,并对疲劳断口形貌进行观察分析.结果表明,疲劳曲线(S-N曲线)呈阶梯状下降趋势,平缓区对应载荷应力约为410 MPa为条件疲劳强度;疲劳断口特征明显,可清晰观察到疲劳条带、解理台阶、沿晶裂纹、瓦纳线以及二次裂纹.     

日本开发高氮无镍奥氏体不锈钢

由于奥氏体不锈钢具有良好的成形性能和耐蚀性能等 ,所以在装修、钟表和人体直接接触的有关零部件中应用。但是 ,近年来发现奥氏体不锈钢中的Ｎｉ,会引起人体过敏 ,所以要求限制使用含Ｎｉ不锈钢制造与人体直接接触零部件。日本大同特殊钢公司等单位共同研制出添加Ｎ取代Ｎｉ的高锰不锈钢 ,商品名ＮＦＳ。其试验材的化学成分 ( % ) :Ｆｅ— 0 0 2Ｃ— 1 8Ｍｎ <0 1Ｎｉ -1 6 0Ｃｒ- 0 43Ｎ。将轧制成5 2ｍｍ线材的试验钢在 1 2 73Ｋ进行固溶处理 ,然后取样供试验用。比较材选用市场购买的ＳＵＳ430、 30 4和 31 6Ｌ奥氏体不锈钢。试验…     

粉末冶金高氮超级奥氏体不锈钢的开发

采用气雾化法制备高氮超级奥氏体不锈钢粉末,利用热等静压成形。结果表明,热等静压后,材料完全致密,而σ及Cr2 N两相的析出导致材料塑性、韧性及耐蚀性显著下降。材料经1200℃×1 h固溶处理后,力学性能及耐蚀性能大大提高,抗拉强度Rm为1050 MPa、屈服强度Rp0.2为735 MPa,伸长率A为57.0%,自腐蚀电位Ecorr为0.946 V。     

高氮无镍奥氏体不锈钢的研究与发展

高氮无镍奥氏体不锈钢比传统镍奥氏体不锈钢具有更优良的力学性能及明显的成本优势,并且避免了镍过敏问题,是金属生物材料的研究热点之一.本文阐述了高氮无镍奥氏体不锈钢的成分设计思路,分析了合金元素和生产工艺对氯溶解度的影响,介绍了氮气加压熔炼法和粉末冶金法两类高氮不锈钢制备技术的原理及特点,讨论了高氯无镍不锈钢的力学性能、耐蚀性能和生物相容性,对国内外高氮无镍奥氏体不锈钢的开发应用现状及存在的问题进行了深入分析,并指明了高氮无镍奥氏体不锈钢的发展趋势.     

高氮奥氏体不锈钢连续驱动摩擦焊组织及性能研究

采用连续驱动摩擦焊方法对直径为73 mm,壁厚为7 mm的高氮奥氏体不锈钢环状管材进行了焊接试验。利用光学显微镜和扫描电镜对焊接接头显微组织和断口形貌进行了观察,利用硬度测试仪和拉伸试验机测试焊接接头的硬度和拉伸性能。试验结果表明:焊缝中心由带状组织组成,而热力影响区及热影响区组织呈流线型分布,同时还有σ相在晶界处析出。硬度曲线均呈现V曲线特征。拉伸试样均断裂于焊缝中心带状组织处,且断口为韧性断口。     

高氮奥氏体不锈钢平衡态下焊缝含氮规律研究

氮损失是高氮钢焊接中面临的主要问题,文中在平衡试验条件下研究了保护气体组成、焊丝成分及冷却速度等因素对熔池中氮含量变化的影响规律。经系统研究可知,增加焊丝中的氮含量利于提高熔池总的氮含量,焊丝中的氮含量由0.15%增加到0.60%的过程中,熔池氮含量变化趋势较明显,而当焊丝氮含量超过0.60%后,其对熔池氮含量的影响不再明显;增加保护气体中氮气比例可使钢中氮含量持续增加,同时当体系总压强由0.1 MPa增至0.15 MPa时,熔池中氮含量相应地由0.48%提高到0.61%,增幅达27%;提高焊件的焊后冷却速度可便焊缝中的氮含量增加。平衡试验条件下,水冷、油冷和空冷条件下钢中的氮含量高于炉冷条件下的氮含量,实际焊接中可通过提高焊后凝固速度达到熔池固氮的目的。平衡试验条件下的研究结论为高氮钢焊接过程提供了有力的理论指导。     

C含量对高氮奥氏体不锈钢18Mn18CrN析出行为的影响

研究碳(C)含量为0.05%~0.77%时对18Mn18CrN高氮奥氏体不锈钢750~850℃时效析出行为的影响。结果表明,C含量未改变实验钢中析出方式和析出相类别,Cr2N析出相首先沿晶界以颗粒形貌析出,而后以片层状向晶内生长。随着时效时间的增加,片层状析出相体积分数及片层间隙增加,元素的扩散是控制其长大的主要因素。增加C含量可降低Cr2N相析出孕育时间,增加Cr2N相体积分数,降低Cr2N相扩散激活能,其中QD(A1)=157.63kJ·mol-1;QD(A3)=32.92kJ·mol-1。随C、N含量增加,实验钢中Cr2N相体积分数呈线性趋势增加,但其增加程度更敏感于N含量的变化。     

高氮奥氏体不锈钢与316L不锈钢的冷变形行为研究

以一种含氮量达1.0%(质量分数)的高氮奥氏体不锈钢N10和316L不锈制为研究对象,通过在室温下对这两种材料施加不同的压缩变形量,研究了两种材料变形后的显微组织、真应力-真应变曲线和显微硬度.结果表明,两种材料在冷变形量小于20%时,机械孪晶和滑移共同参与变形.随变形量增加至50%,316L的变形方式过渡到以滑移为主,而高氮钢中机械孪晶和滑移仍共同参与变形.高氮奥氏体不锈钢在变形过程中不发生马氏体相变,表明其具有较高的结构稳定性;而316L中有马氏体形成.高氮不锈钢的固溶态强度、硬度和加工硬化系数均显著高于316L,冷变形可大幅提高两种材料的强度.两种材料的显微硬度均与晶粒取向有明显相关性,晶粒取向对显微硬度的影响大于变形不均匀性的影响.对高氮不锈钢表现出的优异性能的机制进行了分析和讨论.     

高氮低镍奥氏体不锈钢的力学性能及析出相

通过对高氮低镍奥氏体不锈钢(0Cr25Ni2Mn17Mo1NbN)进行1100℃固溶处理,水冷,利用万能拉伸试验机测试其力学性能并和316L奥氏体不锈钢进行对比。将高氮低镍奥氏体不锈钢在不同温度(700、750、800℃)时效2 h,利用光学显微镜和洛氏硬度计,观察不同温度下时效2 h试验钢的析出状况和试验钢的硬度,利用扫描电镜、透射电镜来观察和分析试验钢800℃析出物的形貌及种类。试验结果表明,高氮低镍奥氏体不锈钢在1100℃固溶处理后有良好的力学性能,高氮低镍奥氏体不锈钢在800℃大量析出相为σ相,其次是Cr2N,伴有少量Cr23C6析出,还有微量Nb(C,N)析出。析出相形态有胞状、短棒状和片状布满整个基体。试验钢时效后的硬度值要比时效前(固溶态)的硬度值高,且试样随时效温度升高其硬度值呈现上升趋势。