445M铁素体不锈钢的性能研究

论文摘要

论文综述了铁素体不锈钢的发展现状,依托国家科技部支撑计划课题,主要针对我国不锈钢先进生产线和先进生产技术的发展情况,开发研制一种新型的铁素体不锈钢,并研究了其冲击韧性及腐蚀性能。论文通过试验设计出铁素体不锈钢的成分,并研究了合金元素对铁素体不锈钢韧性和腐蚀性能的影响。这种新型的铁素体不锈钢称之为445M铁素体不锈钢,钢中含Cr量在20-24%,含Mo量在1-2%,并添加了适量的Ti和Nb元素,通过调整这些元素的含量,最终使其具有良好的应用性能,以满足不同部件对材料的特性化要求。论文通过冲击试验、扫描电镜及透射电镜分析研究了445M铁素体不锈钢冷轧板的冷脆转变温度和不同固溶处理温度与钢中的析出相对其热轧板冲击韧性的影响。试验结果表明,该不锈钢冷轧板冷脆转变温度在-40--60℃之间；热轧板经过850～900℃温度固溶处理后的韧性最佳；在445M铁素体不锈钢中的Nb与Ti元素会优先形成TiC、NbN和（Nb,Ti）（C,N）等析出相,它们阻碍了富铬Cr23C6的析出,从而提高了铁素体不锈钢的韧性；在445M铁素体不锈钢中析出的M6C型碳化物、σ、Laves和×等相是导致不锈钢的韧性下降的主要因素。论文采用缝隙腐蚀、点腐蚀及电化学腐蚀等不同腐蚀方法考察Mo和Cr等合金元素对445M铁素体不锈钢耐腐蚀性能的影响,并以316L奥氏体不锈钢为对比材料。试验结果表明,Cr,Mo等元素是提高不锈钢在含Cl-的腐蚀介质中耐腐蚀性能的主要合金元素,其中Cr元素在不锈钢表面迅速形成一层十分致密且稳定的氧化铬钝化膜,而Mo元素能促使钝化膜中的Cr3+进一步的富集,使不锈钢的钝化膜更致密,保护性更好,从而大大增强其耐腐蚀性；与316L奥氏体不锈钢相比,445M铁素体不锈钢的耐腐蚀性能更优。论文通过对以上试验结果的分析,最终确定445M铁素体不锈钢的最佳合金成分。该不锈钢不仅具有优异的耐腐蚀性能而且具有良好的韧性,并通过相关的试验证明其综合性能能够满足工程应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 铁素体不锈钢的概述与发展
• 1.2.1 铁素体不锈钢的概述
• 1.2.2 国内外400系铁素体不锈钢的研究现状和发展趋势
• 1.3 合金元素对铁素体不锈钢组织和性能的影响
• 1.3.1 Cr的影响
• 1.3.2 Mo的影响
• 1.3.3 C和N的影响
• 1.3.4 Nb和Ti的影响
• 1.3.5 其他元素的影响
• 1.4 铁素体不锈钢的韧脆性能
• 1.4.1 钢材料的力学性能与韧脆现象
• 1.4.2 不锈钢的韧脆性能及其转换温度
• 1.4.3 铁素体不锈钢的韧脆性能
• 1.5 铁素体不锈钢耐局部腐蚀的性能
• 1.5.1 缝隙腐蚀
• 1.5.2 点腐蚀
• 1.5.3 晶间腐蚀
• 1.5.4 应力腐蚀
• 1.6 本论文的主要任务与研究内容
• 1.6.1 本论文主要任务
• 1.6.2 本论文的主要研究内容
• 第二章 试验材料及试验方案
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验设备
• 2.2.1 试验制备
• 2.2.2 金相分析
• 2.2.3 扫描电镜
• 2.2.4 透射电镜
• 2.2.5 冲击性能测试
• 2.2.6 腐蚀性能测试
• 2.3 试验方案
• 2.3.1 445M铁素体不锈钢韧脆性能试验方案
• 2.3.2 445M铁素体不锈钢腐蚀试验方案
• 第三章 445M铁素体不锈钢的冲击性能研究
• 3.1 试验材料和试验内容
• 3.2 试验结果与分析
• 3.2.1 热轧板的冲击试验结果分析
• 3.2.2 冷轧板的冲击试验结果分析
• 3.2.3 钢中析出相的研究分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 445M铁素体不锈钢的腐蚀性能研究
• 4.1 试验材料和试验内容
• 4.1.1 缝隙腐蚀试验
• 4.1.2 三氯化铁浸泡试验
• 4.1.3 电化学腐蚀试验
• 4.2 试验结果与分析
• 4.2.1 缝隙腐蚀试验和三氯化铁浸泡试验结果分析
• 4.2.2 电化学腐蚀试验结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 445M铁素体不锈钢的最佳合金成分确定及综合性能评价
• 5.1 优化后的试验材料与内容
• 5.1.1 试验材料
• 5.1.2 试验内容
• 5.2 试验结果与分析
• 5.2.1 冲击性能试验结果与分析
• 5.2.2 腐蚀性能试验结果和分析
• 5.2.3 拉伸性能试验结果和分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本课题的研究结论
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文