PDF《温度-应力循环对含氮奥氏体不锈钢显微组织的影响*》

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1 - 温度-应力循环对含氮奥氏体不锈钢显微组织的影响* 张青1,2 袁志钟

1 戴起勋

1 程晓农

1 (1.江苏大学材料科学与工程学院,江苏 镇江 212013) (2.上海宝钢集团常州轧辊制造公司,江苏 常州 213019) 摘要:本文以 24Mn13Cr0.4N、24Mn18Cr3Ni0.6N 、304+N 和2Cr17Mn15Ni2N 四种含氮 奥氏体不锈钢为研究对象,用金相、扫描电镜等方法研究了 77K 室温的温度循环对加载 应力的奥氏体钢的显微组织的影响,详细讨论了 ε 马氏体相的形成机理和组织形态,并分析 了氮元素对 ε 马氏体相变的影响规律. 关键词:奥氏体不锈钢,氮,马氏体,相变

1 引言 由于高氮奥氏体不锈钢有着优良的机械性能、抗腐蚀性等,使其具有广泛的用途.现在 常选用氮强化高锰奥氏体钢,因为低温下氮的固溶强化效果是碳的三倍[1] ,并且显著提高高 锰低温钢的屈服强度.氮也是很强的奥氏体稳定化元素,它的固溶会使 γ 相大为稳定化, 因而使 α′马氏体转变开始温度大幅度降低, 热加工诱发马氏体转变的上限温度提高. 所以加 入适量的氮,可使高锰钢在超低温下完全处于单相奥氏体状态. 工件在服役时,经常会遇到低温疲劳的问题.对于低温奥氏体钢而言,其结构件在室温 低温下服役,就会产生温度循环或冷疲劳现象.组织性能是否会有变化,这对结构件的安 全可靠性影响很大.目前,国内外对此的研究尚未见报道.考虑到工件服役时会受到力的作 用, 因此我们设计了一个夹具来模拟其受载情况. 本次试验的内容主要是研究含氮高锰奥氏 体钢在77K 室温的温度循环和加载应力的情况下,其微观组织的稳定性,并且讨论了氮在 奥氏体向马氏体转变过程中的作用. * 课题名称:无磁高锰奥氏体钢数值计算与可靠性设计 课题编号:20050299008 资助基金:高等学校博士学科点专项科研基金资助课题 http://www.paper.edu.cn -

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2 实验材料与方法 2.1 实验材料 本次实验设计和选择了四种含氮奥氏体钢:24Mn13Cr0.4N(1#)、 24Mn18Cr3Ni0.6N (2#)、 304+N(3#)和2Cr17Mn15Ni2N(4#),具体成分见表 1.4 种奥氏体不锈钢在 上海钢铁研究所真空炉冶炼. 材料在熔炼后, 去冒口锻成厚度为 16cm 的板材, 随后进行

1050 ℃、保温一小时的固溶处理,然后水冷,经过金相观察,组织均为单一奥氏体相. 表1 实验钢的化学成分 Tab.1 Composition of the experimental steels 化学成分,wt% 合金编号 C Mn Si S P Ni Cr N Mo V 1# 0.050 24.62 0.57 0.0083