高氮奧氏體不銹鋼(以下簡稱高氮鋼)具有高強、高韌等優(yōu)異的力學性能,優(yōu)良的耐蝕性能和磁性能,通過以氮代鎳穩(wěn)定奧氏體組織又能大大降低原材料成本。然而,高氮含量也導致材料產生低溫脆性等缺點。本文通過對高氮鋼這些特點開展了系統和深入的研究,分析和探討了氮在鋼中的作用機理。 首先利用熱力學相圖計算和鋼液中氮溶解度計算相結合的方法設計了Fe-18Cr-16Mn-2Mo-N鋼的主化學成分。利用氮氣保護感應熔煉和氮氣保護電渣重熔的方法制備出氮含量為0.52%(M52)、0.66%(M66)和0.81%(M81)的高氮鋼實驗材料。此外,還通過高溫滲氮法制備出氮含量為1.2%的高氮鋼實驗材料。通過調整熱變形工藝參數,研究了熱變形對材料組織和性能的影響規(guī)律。結果表明,控制氮在材料中以固溶態(tài)形式存在、控制材料組織為單一奧氏體、細化奧氏體晶粒是提高該類材料強韌性能的關鍵。選擇合適的熱處理溫度、保溫時間及冷卻速度可以消除熱軋過程中形成的鐵素體組織,得到單一奧氏體組織。 通過研究不同冷變形條件下的實驗材料的組織和性能,對氮提高材料強度和加工硬化能力的機理進行了深入研究。拉伸實驗結果表明,提高氮含量可以有效提高高氮鋼...

【文章頁數】：172 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 高氮奧氏體不銹鋼的定義及分類
    1.2 高氮奧氏體不銹鋼的國內外發(fā)展過程及現狀
        1.2.1 國外高氮奧氏體不銹鋼的發(fā)展過程及現狀
        1.2.2 國內高氮奧氏體不銹鋼的發(fā)展過程及現狀
    1.3 高氮奧氏體不銹鋼中合金元素的作用
        1.3.1 氮在奧氏體不銹鋼中的作用
        1.3.2 鉻在奧氏體不銹鋼中的作用
        1.3.3 鎳在奧氏體不銹鋼中的作用
        1.3.4 錳在奧氏體不銹鋼中的作用
        1.3.5 鉬在奧氏體不銹鋼中的作用
    1.4 高氮奧氏體不銹鋼的生產
        1.4.1 氮含量的預測
        1.4.2 高氮奧氏體不銹鋼的冶煉
        1.4.3 高氮奧氏體不銹鋼的組織控制
    1.5 高氮奧氏體不銹鋼的力學性能
        1.5.1 高氮奧氏體不銹鋼的高強度
        1.5.2 高氮奧氏體不銹鋼的韌性
    1.6 高氮奧氏體不銹鋼的耐蝕性能
    1.7 本文的研究目的和主要研究內容
    參考文獻
第二章 高氮奧氏體不銹鋼的制備與組織控制
    2.1 引言
    2.2 高氮奧氏體不銹鋼的成份設計
    2.3 高氮奧氏體不銹鋼的冶煉
    2.4 高氮奧氏體不銹鋼的熱變形研究
        2.4.1 實驗方案
        2.4.2 熱變形工藝與材料組織的關系
        2.4.3 帶狀組織定性分析
        2.4.4 熱變形對材料性能的影響
    2.5 高氮奧氏體不銹鋼的組織控制
        2.5.1 臨界冷卻速度的確定
        2.5.2 熱處理與組織的關系
    2.6 1.0%以上氮含量的高氮奧氏體不銹鋼的制備
        2.6.1 高溫滲氮組織
        2.6.2 高溫滲氮后的固溶處理
        2.6.3 高溫滲氮后的晶粒細化
    2.7 小結
    參考文獻
第三章 組織形態(tài)與氮含量對高氮奧氏體不銹鋼力學性能的影響
    3.1 引言
    3.2 組織形態(tài)對高氮奧氏體不銹鋼力學行為的影響
        3.2.1 實驗方法
        3.2.2 實驗結果與分析
    3.3 氮含量對高氮鋼強韌性能的影響
        3.3.1 實驗方法
        3.3.2 氮含量對拉伸性能的影響
        3.3.3 氮含量對沖擊韌性的影響
    3.4 高氮奧氏體不銹鋼的強韌性能及氮的作用分析
        3.4.1 晶粒細化對性能的影響及氮的作用
        3.4.2 氮含量對強韌性能的影響機理
    3.5 小結
    參考文獻
第四章 高氮奧氏體不銹鋼的冷變形行為及氮的作用機理
    4.1 引言
    4.2 實驗方法
    4.3 實驗結果及分析
        4.3.1 冷變形對相結構的影響
        4.3.2 冷變形材料的顯微組織演變
        4.3.3 冷變形材料的微觀結構
        4.3.4 冷變形組織的顯微硬度
        4.3.5 冷變形材料的拉伸性能
        4.3.6 真應力-真應變曲線
        4.3.7 加工硬化指數的計算
    4.4 氮在高氮奧氏體不銹鋼中的作用機理分析
        4.4.1 氮對材料結構穩(wěn)定性的影響
        4.4.2 氮對冷變形微觀結構及加工硬化性能的作用機理
        4.4.3 高氮奧氏體不銹鋼的冷變形模型
    4.5 結論
    參考文獻
第五章 高氮奧氏體不銹鋼的低溫力學行為及氮的作用機理
    5.1 引言
    5.2 實驗方法
    5.3 實驗結果及分析
        5.3.1 韌脆轉變
        5.3.2 沖擊斷口形貌
        5.3.3 沖擊斷口附近的顯微硬度分布
        5.3.4 沖擊斷口處的相組成
        5.3.5 溫度對強度的影響
        5.3.6 拉伸斷口形貌
        5.3.7 真實斷裂應力與真實斷裂應變
        5.3.8 真應力-真應變曲線分析
        5.3.9 拉伸斷口處的相組成
        5.3.10 低溫變形微觀結構分析
    5.4 低溫變形與斷裂機理討論
        5.4.1 形變誘發(fā)馬氏體的影響
        5.4.2 層錯能與溫度的關系
        5.4.3 裂紋的形核與擴展
        5.4.4 奧氏體不銹鋼的斷裂唯象解釋
    5.5 結論
    參考文獻
第六章 全文結論
攻讀博士學位期間發(fā)表的文章
致謝



本文編號：3846214