低温用高强度马氏体不锈钢成分、组织及性能的研究

论文摘要

00Cr12Ni10MoTi是低温用马氏体不锈钢,除具有高强度和低温韧性外,冷变形能力和焊接等工艺性能良好,已成为液氧、液氮贮存和输送的重要用钢。低温用00Cr12Ni10MoTi钢采用再结晶温度以下固溶处理(750℃),其强韧性、抗蚀性均优于再结晶温度以上的高温固溶处理。由于750℃在再结晶温度以下,固溶加热时遗传了之前的热加工组织,因此最终固溶处理之前的组织对最终组织和性能有较大的影响。为此本文研究了预处理温度对锻造棒材、热轧带材和冷轧带材微观组织和力学性能的影响,对充分挖掘材料的强韧性潜力、提高力学性能的稳定性具有较大的意义。与此同时本文用光学显微技术、扫描和透射电子显微分析技术和X射线衍射分析技术研究了相关的微观组织演化和强韧化机理,通过研究得到如下主要结果：研究了750℃～1100℃之间预处理对锻造棒材微观组织的影响,结果表明950℃以下预处理通过非扩散α’→γ逆转变形成奥氏体,遗传原始的锻态组织,在950℃以上预处理形成再结晶的等轴奥氏体,750℃最终固溶处理又遗传预处理组织,因此改变预处理温度对力学性能有明显的影响：对于250℃回火的材料,改变预处理温度主要影响材料强度,尤其是屈服强度,实验证明850℃预处理屈服和抗拉强度出现峰值,进一步降低预处理温度使残余奥氏体含量增加,材料强度反而降低；对于500℃回火的材料,改变预处理温度主要影响残余/逆转变奥氏体量,降低预处理温度残余/逆转变奥氏体显著增加,大幅改善低温冲击韧性,750℃预处理的材料低温冲击韧性甚至高于低强度条件(250℃回火)。对热轧带材的研究表明,同样发现950℃以上预处理形成再结晶的奥氏体,也在850℃预处理时出现强度峰值；变形25%的冷轧带材形成再结晶奥氏体的温度降低到900℃,变形50%的冷轧带材进一步降低到850℃,相应地分别在800℃和750℃预处理的材料出现强度峰值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 马氏体时效不锈钢的国内外发展状况及研究现状
• 1.2.1 马氏体时效不锈钢的国内外发展状况
• 1.2.2 马氏体时效不锈钢的发展趋势
• 1.3 合金元素在马氏体时效不锈钢的中的作用
• 1.3.1 碳在马氏体时效不锈钢中的作用
• 1.3.2 铬在马氏体时效不锈钢中的作用
• 1.3.3 镍在马氏体时效不锈钢中的作用
• 1.3.4 钴在马氏体时效不锈钢中的作用
• 1.3.5 钼在马氏体时效不锈钢中的作用
• 1.3.6 钛在马氏体时效不锈钢中的作用
• 1.3.7 其它合金元素在马氏体时效不锈钢中的作用
• 1.3.8 马氏体时效不锈钢的成分设计
• 1.4 马氏体时效不锈钢的强韧化机理
• 1.4.1 强化机制
• 1.4.2 韧化机制
• 1.5 马氏体时效不锈钢的形变热处理
• 1.6 本论文研究的目的和内容
• 1.7 本文的特色和创新点
• 第二章 实验材料和研究方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 测定相变点
• 2.2.2 实验工艺
• 2.2.3 力学性能实验
• 2.2.4 显微组织观察
• 2.2.5 奥氏体含量的测定
• 第三章 预处理温度对00Cr12Ni10MoTi钢锻造棒材组织性能的影响
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料与方法
• 3.3 实验结果与分析
• 3.3.1 预处理过程中奥氏体的相变特征
• 3.3.2 预处理温度对750℃最终固溶处理微观组织的影响
• 3.3.3 预处理温度对低温回火态力学性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 OOCr12Ni10MoTi不锈钢锻造棒材热处理工艺优化
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料与方法
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 预处理温度对时效态力学性能的影响
• 4.3.2 断口形貌及微观组织观察
• 4.3.3 锻造棒材热处理工艺优化
• 4.4 本章小结
• 第五章 预处理温度及形变对00Cr12Ni10MoTi不锈钢带材组织性能的影响
• 5.1 前言
• 5.2 实验材料及方法
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 预处理温度对带材微观组织的影响
• 5.3.2 预处理温度对带材力学性能的影响
• 5.3.3 一次固溶对带材力学性能的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间所参与科研项目及发表的论文