双相不锈钢塑性变形及热处理的研究

论文摘要

双相不锈钢是不锈钢的一个重要分支,在其显微组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半,一般量少的相的含量也能够达到30%。由于两相组织的特点,它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起,正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料迅速发展。双相不锈钢的性能取决于其成分和组织,在其成分一定的情况下,对双相不锈钢进行塑性变形及热处理是改变其组织形态、提高其综合性能的有效途径。因此,研究不同的塑性变形及热处理工艺对SAF2205双相不锈钢的组织及性能的影响,对制定双相不锈钢的塑性变形及热处理工艺具有重要的理论与实际工程应用意义。研究结果表明:SAF2205双相不锈钢热加工性能不好,其变形温度区间较窄。当变形温度分别为1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃,保温2h锻打2次达到30%变形量时,试样都产生了纵向裂纹,只是随着变形温度的升高,产生裂纹的倾向减小。当锻打4次达到30%变形量时,除了在1200℃、1250℃锻打时没有裂纹,其他变形温度皆产生裂纹。变形温度为1200℃时,轴向试样的室温抗拉强度比变形温度为1250℃的抗拉强度低,但是塑性比较好。在变形温度为1200℃时,随着变形量的增加,轴向试样室温金相组织越细小,并且铁素体的含量有所增加。在变形温度为1200℃,且变形量为30%时,随着保温时间的增大,金相组织中铁素体、奥氏体晶粒度增大,通过塑性变形也不能有效地减小其晶粒度。当热处理温度为800℃、850℃时,在奥氏体-铁素体相界的奥氏体界面产生大量的脆性相。随着热处理温度的升高,脆性相逐渐减少,当热处理温度达到1000℃时,脆性相完全溶入基体组织中。在800℃1300℃进行热处理时,随着热处理温度的升高,发生γ→δ组织转变。当在800℃1000℃热处理时,抗拉强度降低,当热处理温度为1000℃时,抗拉强度最低,在1000℃1300℃热处理时,抗拉强度逐渐升高。而塑性和韧性在800℃1300℃热处理时则先升后降,但在1300℃热处理时,塑性反而比1250℃有所提高。在1000℃保温时,在铁素体晶内析出长片状和岛状的二次奥氏体,随着保温时间的延长,长片状的奥氏体晶粒尖端变得圆滑,并在铁素体晶内其他晶格缺陷处又析出长片状的二次奥氏体。带尖端的长片状二次奥氏体容易引起应力集中,降低组织的强度和塑性。在1000℃热处理时,保温30min,空冷时奥氏体-铁素体相界有少量的脆性相,炉冷时,在铁素体-奥氏体相界的奥氏体界面有大量的黑色脆性相析出,此析出相能增大组织的强度,降低塑性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.2 国内外双相不锈钢的现状和发展
• 1.2.1 国外双相不锈钢的现状与发展
• 1.2.2 国内双相不锈钢的现状与发展
• 1.3 双相不锈钢的分类
• 1.4 双相不锈钢的性能特点及主要应用
• 1.4.1 双相不锈钢的性能特点
• 1.4.2 双相不锈钢的主要应用领域
• 1.5 双相不锈钢的显微组织特征
• 1.5.1 二次奥氏体
• 1.5.2 碳化物和氮化物
• 1.5.3 金属间相
• 1.6 双相不锈钢中合金元素的主要作用
• 1.6.1 合金元素对双相不锈钢的组织和性能的影响
• 1.6.2 合金元素对双相不锈钢相比例的影响
• 1.7 双相不锈钢的变形特点
• 1.8 本文研究的主要内容
• 第2章 实验材料及方法
• 2.1 双相不锈钢SAF2205 化学成份
• 2.2 高温塑性变形实验
• 2.3 热处理实验
• 2.4 力学性能分析
• 2.4.1 拉伸实验
• 2.4.2 冲击实验
• 2.4.3 硬度实验
• 2.5 显微组织及断口分析
• 2.5.1 显微组织及断口观察
• 2.5.2 物相分析
• 第3章 高温塑性变形对双相不锈钢组织和性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 高温塑性变形工艺的确定
• 3.3 塑性变形温度对SAF2205 的组织和性能的影响
• 3.3.1 双相钢高温下的变形能力研究
• 3.3.2 变形温度对试样力学性能的影响
• 3.3.3 变形温度对试样组织的影响
• 3.4 变形量对SAF2205 的组织和性能的影响
• 3.4.1 变形量对试样力学性能的影响
• 3.4.2 变形量对试样组织的影响
• 3.4.3 理论分析
• 3.5 保温时间对SAF2205 的组织和性能的影响
• 3.5.1 保温时间对试样力学性能的影响
• 3.5.2 保温时间对试样显微组织的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 热处理对双相不锈钢组织和性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 热处理温度对SAF2205 的组织和性能的影响
• 4.2.1 热处理温度对SAF2205 的组织的影响
• 4.2.2 热处理温度对SAF2205 力学性能的影响
• 4.2.3 断口形貌的分析
• 4.3 保温时间对SAF2205 的组织和性能的影响
• 4.4 冷却方式对SAF2205 的组织和性能的影响
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 大摘要