【摘要】：不銹鋼軌道車輛車體材料常采用301L不銹鋼,不同強(qiáng)度等級可應(yīng)用在軌道車輛車體的不同部位。301L不銹鋼作為亞穩(wěn)態(tài)奧氏體不銹鋼,在冷變形過程中會發(fā)生形變誘導(dǎo)馬氏體相變,合金元素對馬氏體轉(zhuǎn)變的難易和轉(zhuǎn)變量起著決定性的作用,從而直接影響軋制態(tài)樣品的組織和力學(xué)性能。本文采用鋁熱反應(yīng)法制備不同Ni、N和Mn含量的301L不銹鋼,通過光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)分析三種合金元素含量對301L不銹鋼鑄態(tài)和軋制態(tài)組織影響,通過分析HT-301L不銹鋼室溫拉伸和顯微硬度實(shí)驗(yàn)以及N-301L不銹鋼室溫拉伸實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,研究三種合金元素對301L不銹鋼力學(xué)性能的影響。1.鑄態(tài)301L不銹鋼包含鐵素體δ和奧氏體?兩相,在1200℃退火處理3h后,發(fā)生鐵素體δ向奧氏體?的相變,鐵素體δ數(shù)量下降,幾乎消失。軋制后樣品中的奧氏體發(fā)生相變形成應(yīng)力誘導(dǎo)α′-馬氏體。隨Ni含量增加軋制態(tài)樣品中α′-馬氏體體積分?jǐn)?shù)逐漸降低,抗拉強(qiáng)度和顯微硬度呈先增加后下降的趨勢,而屈服強(qiáng)度明顯減小,延伸率明顯增加。隨著Ni含量的增加,第一次冷軋退火樣的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度明顯減小,而延伸率顯著增加。2.N元素的含量對鑄態(tài)301L不銹鋼中鐵素體的形貌具有非常顯著的影響,隨著N含量的增加,鐵素體由長條狀變化為短棒狀和島狀,當(dāng)N含量達(dá)到0.13%時(shí)鐵素體主要為針狀和島狀。隨N含量的增加軋制態(tài)HT-301L不銹鋼中α′-馬氏體逐漸減少,形貌總體無太大變化。隨著N含量的增加,HT-301L不銹鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及顯微硬度均明顯增加,延伸率先增加后減小。隨N含量增加退火態(tài)N-301L不銹鋼屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度略有增加,而延伸率明顯減小。3.隨著Mn含量的增加軋制態(tài)HT-301L不銹鋼中α′-馬氏體含量逐漸降低,并且板條狀馬氏體逐漸破碎,當(dāng)Mn含量上升至1.42%時(shí),馬氏體含量下降至約10%。隨著Mn含量從1.00%增加至1.42%,軋制態(tài)HT-301L不銹鋼屈服強(qiáng)度先減小后增加,抗拉強(qiáng)度、延伸率以及顯微硬度逐漸增加;退火態(tài)N-301L不銹鋼的屈服強(qiáng)度先減小后增加,抗拉強(qiáng)度逐漸減小,延伸率逐漸增加,延伸率最高可達(dá)31.10%。4.當(dāng)層錯(cuò)能在15 mJ·m~(-2)~18 mJ·m~(-2)或M_(d30)在35~37℃時(shí)301L具有良好的強(qiáng)度和塑性,而其它參數(shù),尤其是Ms的影響較小。
【圖文】：

和低成本的目標(biāo)[1,2]。近年來，我國規(guī)劃建設(shè)和投產(chǎn)運(yùn)營的軌道交通線，截至 2017 年末，內(nèi)地共有 34 座城市開通并運(yùn)營城市軌道交通，總 5033 公里，完成的累計(jì)客運(yùn)量超過 180 億人次，比 2016 年增加了 1第一，圖 1.1 為 2017 年城軌交通運(yùn)營線路的增長情況。其中，地鐵長公里，占比 77.2%，包括輕軌在內(nèi)的其它制式運(yùn)營線路長度約 1149 公的 22.8%[3]。國內(nèi)城市軌道交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，對車輛性能的要求其中城軌車輛的輕量化設(shè)計(jì)除了對車體材料提出了新的要求外，也為能源節(jié)約、車輛全壽命周期成本等諸多方面帶來了許多好處。除此之身需在嚴(yán)寒、高熱、潮濕、干燥、海水腐蝕、大氣腐蝕等復(fù)雜多變的長期運(yùn)行，還需要承受較高速度帶來的負(fù)面影響，這些都是制造城軌料需要面對的難題。在保證車輛安全化、高強(qiáng)度、耐久性、耐環(huán)境腐顧輕量化和舒適性是未來城軌車體材料的發(fā)展趨勢。最近幾年，我國研精力在軌道交通方面，希望能夠進(jìn)一步發(fā)展我國的軌道交通技術(shù)，領(lǐng) 域 已 成 為 我 國 國 家 自 然 科 學(xué) 基 金 委 《 機(jī) 械 工 程 學(xué) 科 發(fā) 展 戰(zhàn) 略0-2020）》國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃[4]和中國制造 2025 等國家科技戰(zhàn)略的重[5]。

圖 1.3 工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線（a）室溫（b）900℃[28]（4）碳的作用碳是鋼的主要組成元素，由于碳是一種強(qiáng)烈擴(kuò)大奧氏體相區(qū)和穩(wěn)定奧氏體組織的元素，作用約是鎳的 30 倍，它在鋼中的含量和分布形式?jīng)Q定了鋼的組織與性能[13]。例如，17%鉻的不銹鋼中，當(dāng)碳含量少于 0.12%時(shí)為鐵素體不銹鋼，不發(fā)生相變，無法用熱處理進(jìn)行強(qiáng)化，退火態(tài)硬度小于 200 HB；但當(dāng)碳含量大于 0.7%時(shí)，為馬氏體不銹鋼，淬火、回火后硬度可達(dá) 50 HRC 以上。由此可見碳元素在不銹鋼起著非常關(guān)鍵的作用。當(dāng)然，碳在不銹鋼中也存在著不利的影響。由于不銹鋼中碳和鉻的親和力極強(qiáng)，非常容易結(jié)合形成碳-鉻化合物，，且碳含量越多，鉻被結(jié)合的也就越多，這必然會減少基體中鉻元素的固溶度，使鋼的耐腐蝕性受到不利影響，特別是這種當(dāng)碳-鉻的化合物沿晶界析出時(shí)，導(dǎo)致該區(qū)域產(chǎn)生貧鉻區(qū)，引發(fā)晶間腐蝕。隨著冶金技術(shù)的發(fā)展，人們將更多的精力投入低碳、超低碳等新鋼種的研究。（5）其它元素的作用除上述合金元素外，為提高不銹鋼的某些性能在設(shè)計(jì)和制造不銹鋼材料時(shí)也
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TG142.71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2679452