本文選題：高鉻 + 超級鐵素體不銹鋼��； 參考：《天津大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：超級鐵素體不銹鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,在很多領(lǐng)域可以替代價格昂貴的超級奧氏體不銹鋼和鎳基合金。但是目前針對超級鐵素體不銹鋼的理論研究和實際生產(chǎn)經(jīng)驗都很不足,合金元素作用、析出相析出機理尚不明確,低溫脆性有待進一步改善。因此,開展超級鐵素體不銹鋼及其生產(chǎn)、加工的組織、性能方面的研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。本文系統(tǒng)研究了合金成分、生產(chǎn)工藝、使用技術(shù)等對超級鐵素體不銹鋼組織、性能的影響,重點對不同溫度下材料析出行為和材料沖擊韌性改善進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)Cr、Mo元素顯著提高材料再結(jié)晶溫度、耐點蝕和耐硫酸腐蝕性能,Mo元素強烈促進χ相的析出,在Cr、Mo的聯(lián)合作用下,材料χ相析出溫度區(qū)間明顯擴大,χ相析出方式也由單純的晶內(nèi)析出轉(zhuǎn)變?yōu)榫Ы纭⒕?nèi)同時析出。Cr、Mo的合金強化作用非常明顯,通過固溶強化和析出強化顯著提高材料強度和硬度。Ni元素可以顯著提高材料耐硫酸均勻腐蝕性能和材料的沖擊韌性。熱軋工藝對熱軋板和熱軋退火板組織性能有顯著影響,隨著熱軋終軋溫度的降低,熱軋板帶狀組織內(nèi)部滑移帶增加,形變亞晶內(nèi)部位錯密度升高,熱軋板強度、硬度升高。同時熱軋終軋溫度的降低會使材料再結(jié)晶溫度降低,再結(jié)晶晶粒尺寸減小。熱軋后爐冷會促進富Mo的χ相析出,使材料強度、硬度顯著升高。材料退火溫度顯著影響材料再結(jié)晶組織和析出相析出溫度、尺寸和數(shù)量,進而影響退火后性能。隨著退火溫度的升高,晶粒均勻性越好,晶粒尺寸越大,而表現(xiàn)出的延伸率也逐漸升高,強度、硬度下降,材料沖擊韌性也逐漸升高。超級鐵素體不銹鋼析出相主要包括TiN、NbC、α′相、χ相和σ相。TiN顆粒和NbC顆粒彌散分布在整個材料基體中,在材料生產(chǎn)加工過程中較穩(wěn)定。α′相典型析出鼻尖溫度為475°C;在600°C~1000°C時效過程中,主要析出χ相,χ相為一種亞穩(wěn)定相,在700°C~950°C之間隨著時效時間延長,χ相會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)棣蚁�。χ相在晶界和晶�?nèi)同時析出,而σ相主要在晶界析出,溫度升高到1000°C時,主要析出χ相,σ相不析出,且隨著時效時間的延長晶界χ相先析出后固溶。激光焊和脈沖TIG焊兩種焊接方法得到的焊縫組織均為單相鐵素體組織,焊縫都包含中心等軸晶區(qū)和邊部柱狀晶區(qū)。脈沖TIG焊縫析出相主要包括Ti和Nb的碳氮化物以及微量的χ相,而激光焊縫析出相主要為TiN。χ相的出現(xiàn)主要是脈沖TIG焊熱輸入大,焊縫冷卻速度慢,高溫停留時間更長所致。
[Abstract]:Super Ferritic stainless steel has excellent corrosion resistance and can be used to replace the expensive super austenitic stainless steel and nickel base alloy in many fields. However, the theoretical research and practical production experience of super ferrite stainless steel are very insufficient, the precipitation mechanism of alloy elements and precipitates is not clear, and the low temperature brittleness needs to be further improved. Therefore, the research on super ferrite stainless steel, its production, processing structure and properties has important theoretical significance and engineering application value. In this paper, the effects of alloy composition, production process and application technology on the microstructure and properties of super ferrite stainless steel were studied systematically. The precipitation behavior and impact toughness of super ferrite stainless steel at different temperatures were studied. It has been found that the recrystallization temperature, pitting corrosion resistance and sulphuric acid corrosion resistance of Cr-Mo are significantly increased, and Mo strongly promotes the precipitation of 蠂 phase, and under the combined action of Cr-Mo, The temperature range of 蠂 -phase precipitation is obviously enlarged, and the precipitation mode of 蠂 -phase is changed from pure intragranular precipitation to grain boundary. The alloy strengthening effect is very obvious when the alloy is precipitated at the same time. By means of solution strengthening and precipitation strengthening, the strength and hardness of the material can be improved significantly. The uniform corrosion resistance of the material and the impact toughness of the material can be improved significantly. The hot rolling process has a significant effect on the microstructure and properties of hot rolled and annealed sheet. With the decrease of hot rolling temperature, the slip band inside the strip structure increases, the dislocation density in the deformed sub-crystal increases, the strength and hardness of the hot rolled plate increase. At the same time, the recrystallization temperature and recrystallization grain size decrease with the decrease of rolling temperature. The furnace cooling after hot rolling can promote the 蠂-phase precipitation of Mo-rich materials and increase the strength and hardness of the materials. The annealing temperature has a significant effect on the recrystallization structure and precipitation temperature, size and quantity of precipitates, and then affects the properties after annealing. With the increase of annealing temperature, the better the grain uniformity, the larger the grain size, the higher the elongation, the lower the strength and hardness, and the higher the impact toughness. The precipitated phases of super ferrite stainless steel mainly include TiNn NbC, 偽 'phase, 蠂 phase and 蟽 phase. Tin particles and NbC particles are dispersed in the whole material matrix, which is stable in the process of material production and processing. The typical precipitation temperature of 偽' phase is 475 擄C, and during 600 擄C 1000 擄C aging, 蠂 phase is a kind of metastable phase. With the increase of aging time, 蠂 phase gradually changes into 蟽 phase. 蠂 phase precipitates simultaneously in grain boundary and crystal, and 蟽 phase is mainly precipitated at grain boundary, when temperature rises to 1000 擄C. 蠂 phase is mainly precipitated, 蟽 phase is not precipitated, and with the prolongation of aging time, 蠂 phase precipitates first and then solutes. The weld microstructure obtained by both laser welding and pulsed TIG welding is single-phase ferrite, and the weld contains the central equiaxed region and the edge columnar zone. The precipitated phase of pulsed TIG weld mainly includes Ti and NB carbonitride and trace 蠂 phase, while the phase of laser weld is mainly TiN. 蠂 phase is mainly caused by the large heat input of pulsed TIG welding, the slow cooling rate of weld, and the longer residence time at high temperature.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG142.71;TG335

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本文編號：2044532