Nb微合金化超低碳马氏体不锈钢00Cr13Ni5Mo2的组织性能研究

论文摘要

超低碳马氏体不锈钢具有较高的强度和优良的塑韧性、良好的耐水、气腐蚀性以及可焊性,近年来在核电工程构件、大型水轮机叶片、高压给水泵、石油钻采管道等能源领域的关键部件中得到广泛应用。材料使用环境的苛刻对材料的韧性、强度和耐腐蚀性都提出了更高的要求,本论文期望通过微合金化的方法以及合理热处理制度来进一步提高钢的综合性能。实验以00Crl3Ni5Mo2钢为基础熔炼出Nb微合金化和未经Nb微合金化两种实验钢,对经不同热处理的试样通过金相观察、热膨胀、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）分析和循环阳极极化电化学试验以及拉伸、冲击力学性能测试实验,研究了不同回火温度和Nb微合金化对实验钢的显微组织和力学、耐点蚀性能的影响。研究结果表明：1.两种实验钢正火组织均为板条马氏体及少量残留奥氏体,在回火过程中发生板条马氏体的回复、逆变奥氏体形成和碳氮化物的析出。回火温度较低时,薄膜状逆变奥氏体优先在板条马氏体板条间或原奥氏体晶界形成；随着回火温度的升高,逆变奥氏体的体积分数增加。在逆变奥氏体中观察到较稀疏的位错网络,EDS分析发现Ni元素在逆变奥氏体中出现富集,验证了α’→γ转变是由扩散机制控制。逆变奥氏体转变量随着保温时间延长而增加,既可以等温形成和长大,也可以随加热温度的升高而增加。2.Nb微合金化推迟了逆变奥氏体转变,00Crl3Ni5Mo2钢在625。C回火后逆变奥氏体含量最多,在650℃以上温度回火冷却时开始出现二次淬火马氏体；00Crl3Ni5Mo2Nb钢在650℃回火后逆变奥氏体含量最多,部分逆变奥氏体在更高温度回火后冷却过程中转变为二次马氏体。3.两种实验钢在550-650℃的温度范围内回火时,屈服强度和抗拉强度随着回火温度升高而降低,延伸率和冲击韧性随着回火温度升高而升高。00Crl3Ni5Mo2Nb钢比00Crl3Ni5Mo2钢表现出更高的屈服强度、抗拉强度和较低的冲击韧性、延伸率。4.两种实验钢正火状态的点蚀电位最高,耐点蚀性能最佳。随回火温度的升高,两钢种都呈现出随回火温度升高点蚀电位逐渐降低的趋势。00Crl3Ni5Mo2Nb钢表现出较00Crl3Ni5Mo2钢更优良的耐点蚀性能,逆变奥氏体的析出促使点蚀抗力退化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 马氏体不锈钢
• 1.2.1 马氏体铬不锈钢
• 1.2.2 马氏体铬镍不锈钢
• 1.2.3 马氏体时效不锈钢
• 1.3 超级马氏体不锈钢
• 1.3.1 超级马氏体不锈钢发展和应用
• 1.3.2 超级马氏体不锈钢中合金元素的作用
• 1.3.3 超级马氏体不锈钢的热处理制度
• 1.4 现代含铌不锈钢的发展
• 1.5 论文研究的目的、意义和内容
• 第2章 实验方法
• 2.1 实验材料及热处理
• 2.2 组织分析方法
• 2.3 力学性能测试方法
• 2.4 电化学试验测试方法
• 2.5 热膨胀分析
• 第3章 回火过程中的组织演变
• 3.1 光学显微组织观察
• 3.1.1 00Cr13Ni5M02钢的光学显微组织
• 3.1.2 00Cr13Ni5Mo2Nb钢的光学显微组织
• 3.2 逆变奥氏体含量计算
• 3.3 透射电镜组织观察
• 3.4 逆变奥氏体相变的热膨胀分析
• 3.4.1 连续加热
• 3.4.2 等温加热
• 第4章 回火过程中的性能变化
• 4.1 力学性能
• 4.1.1 屈服强度
• 4.1.2 抗拉强度
• 4.1.3 延伸率
• 4.1.4 冲击韧性
• 4.1.5 讨论
• 4.2 电化学性能
• 4.2.1 循环阳极极化曲线的测试原理
• 4.2.2 实验结果与分析
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢