一种新型含氮马氏体不锈钢热处理及性能研究

论文摘要

马氏体不锈钢可以通过退火、淬火和回火对性能进行调整,具有良好的可加工性、热处理后具备高强度、高硬度和一定的耐腐蚀性能,常用于制造涡轮叶片、螺栓、量具、刃具、医疗器械等。对于刀具而言,当刀峰的硬度达到58HRC时具有最理想的切削性能,这也是高档刀具制造选材的首要条件。传统上用于刃具制造的不锈钢主要通过增加碳含量得到高硬度,通过加入更多的铬、钼等贵金属来提高耐蚀性,但是这种通过加入贵金属来得到具有高硬度、高耐蚀性能材料的做法增加了刀具的制造成本。增加不锈钢中的氮含量可以提高不锈钢的强度和耐蚀性,节省昂贵的镍资源。本文通过热力学计算设计一种新型含氮马氏体不锈钢M3,同时研究了该钢种的热处理和冷轧工艺,得出以下结论：Cr15MoN的化学成分范围为：C0.30～0.35,Si≤0.60,Mn0.80～1.50,P≤0.030,S≤0.010,Cr14.50～15.50,Mo0.60～1.00,N0.08～0.133。Cr15MoN具有良好的高温塑性,高温热膨胀系数与444J1相近,适合连铸生产；M3具有较低的变形抗力,适合轧制生产,加热温度为1230℃,终轧温度为980℃；退火温度可以定为840-880℃,退火时间延长对于组织均匀有利；M3在1100℃正火时达到最高硬度58HRC,耐腐蚀性能良好；M3去应力回火温度应低于300℃,在300～500℃回火时呈明显的二次硬化；回火温度超过400℃时耐腐蚀性能明显下降；M3冷轧变形抗力与3Cr14N相近,连退温度可以为780-820℃。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 不锈钢的分类
• 1.1.1 奥氏体不锈钢
• 1.1.2 铁素体不锈钢
• 1.1.3 奥氏体--铁素体双相不锈钢
• 1.1.4 马氏体不锈钢
• 1.1.5 沉淀硬化型不锈钢
• 1.2 各种合金元素对不锈钢性质的影响和作用
• 1.3 马氏体不锈钢的研究现状
• 1.4 含氮不锈钢的发展现状
• 1.5 氮在钢中的作用
• 1.6 含氮钢的生产工艺
• 1.7 课题研究的意义和主要内容
• 第2章 实验原理与方法
• 2.1 冶炼工艺
• 2.2 热轧工艺
• 2.3 热处理工艺
• 2.4 冷轧工艺
• 2.5 力学性能测定
• 2.6 耐腐蚀性能
• 2.7 化学成分的测定
• 2.8 组织观察
• 2.9 热模拟试验
• 第3章 实验结果与讨论
• 3.1 相图计算
• 3.2 热物理性能
• 3.2.1 高温塑性
• 3.2.2 高温变形抗力
• 3.2.3 相变点测定
• 3.2.4 热膨胀系数测定
• 3.3 退火工艺对钢样性能的影响
• 3.3.1 拉伸性能
• 3.3.2 维氏硬度
• 3.3.3 金相照片
• 3.4 正火工艺对钢样性能的影响
• 3.4.1 洛氏硬度
• 3.4.2 耐腐蚀性能
• 3.4.3 金相照片
• 3.5 回火工艺对钢样性能的影响
• 3.5.1 洛氏硬度
• 3.5.2 耐腐蚀性能
• 3.5.3 扫描电镜照片
• 3.6 冷轧工艺对钢样性能的影响
• 3.6.1 加工硬化曲线
• 3.6.2 连退模拟
• 3.6.3 连退金相
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢