【摘要】：傳統(tǒng)奧氏體不銹鋼以鎳元素來穩(wěn)定奧氏體,鎳元素成本高,且與人體存在生物相容性,這對(duì)奧氏體不銹鋼的應(yīng)用造成了一定的限制。人們通過研究發(fā)現(xiàn),氮元素是強(qiáng)烈的奧氏體穩(wěn)定化元素,它可以取代鎳來穩(wěn)定不銹鋼中的奧氏體�，F(xiàn)在,不銹鋼中通常采用氮元素取代鎳元素來穩(wěn)定奧氏體,這樣獲得的含氮奧氏體不銹鋼比傳統(tǒng)奧氏體不銹鋼具有更高的強(qiáng)度、韌性和耐腐蝕性能。因此,含氮不銹鋼的開發(fā)與應(yīng)用成為了目前材料領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)之一。目前,不銹鋼增氮的主要方法有固相滲氮和液相滲氮,它們?cè)诠I(yè)化生產(chǎn)中都存在一定的不足。因此,本研究采用一種新型的工藝方法向不銹鋼中增氮。本研究結(jié)合固相滲氮能有效增加不銹鋼中的氮含量和常壓下液相滲氮能實(shí)現(xiàn)規(guī)�；a(chǎn)特點(diǎn),將熔煉溫度降至糊狀區(qū)(固/液兩相區(qū)),在氮?dú)夥障卤匾欢〞r(shí)間,從而實(shí)現(xiàn)向不銹鋼中增氮。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下所示:(1)本文以Mn18Cr18N不銹鋼為研究材料,采用糊狀區(qū)保溫工藝,實(shí)現(xiàn)了向不銹鋼中的增氮。當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫?.1MPa時(shí),不銹鋼在糊狀區(qū)溫度1365℃下分別保溫0min,5min,10min,20min,測(cè)得其氮含量分別為0.161%,0.197%,0.279%,0.384%,即隨著糊狀區(qū)保溫時(shí)間增加,不銹鋼中氮含量增加。(2)觀察了不同氮含量不銹鋼的顯微組織,結(jié)果表明隨著氮含量增加,不銹鋼組織中鐵素體含量減少,奧氏體含量增加,即氮能夠穩(wěn)定不銹鋼中的奧氏體組織。(3)對(duì)熔煉后不銹鋼鑄錠中縮孔和氣孔進(jìn)行了研究,分析了縮孔和氣孔形成的機(jī)理。研究了糊狀區(qū)保溫時(shí)間對(duì)縮孔和氣孔的影響規(guī)律,其結(jié)果為隨著糊狀區(qū)保溫時(shí)間增加,縮孔率減少,而氣孔率變化無明顯規(guī)律。(4)研究了組織中氣孔的大小和位置,隨著糊狀區(qū)保溫時(shí)間增加,氣孔尺寸減小,數(shù)量增加,整體氣孔率變化不大,組織中氣孔主要集中在奧氏體組織中。(5)含氮不銹鋼進(jìn)行了壓縮實(shí)驗(yàn),壓縮真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線顯示壓縮過程中主要存在彈性變形階段和塑性變形階段。隨著氮含量增加,不銹鋼屈服強(qiáng)度增加,而加工硬化指數(shù)無基本不變。(6)含氮不銹鋼進(jìn)行浸泡實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)實(shí)驗(yàn)分別測(cè)試其耐均勻腐蝕性能和耐點(diǎn)蝕性能,其結(jié)果為隨著氮含量增加,不銹鋼耐均勻腐蝕性能和耐點(diǎn)蝕性能增加。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG142.71
【圖文】：

00 1350 1400 1450 液相線Temperature/℃固相線溫度點(diǎn)圖 2.1 原材料差示掃描量熱分析儀（DSC）圖以看出糊狀區(qū)溫度范圍為 1343 ℃~1445 ℃，本實(shí)℃，在該溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。備

氮在奧氏體中溶解度大于在液相和鐵素體中溶解度，所以溶解度增大，所以在NG 階段出現(xiàn)氮的溶解度先減小后增大現(xiàn)象，這段區(qū)域稱為鐵素體肼區(qū)域。從圖中可以看出糊狀區(qū)溫度范圍隨著氮含量增加而減小，所以需要選取合適的溫度進(jìn)行糊狀區(qū)保溫。實(shí)驗(yàn)選取的實(shí)驗(yàn)溫度為 1365℃，即圖中虛線 MN。實(shí)驗(yàn)過程為：最初，當(dāng)鋼液溫度為 1600℃時(shí)鋼液中氮含量為 0。當(dāng)溫度降低時(shí)，鐵素體從液相中析出，此時(shí)進(jìn)入液相和鐵素體兩相區(qū)；當(dāng)溫度達(dá)到 1365℃時(shí)進(jìn)行糊狀區(qū)保溫，隨著保溫時(shí)間的增加，氮元素不斷擴(kuò)散至液相和鐵素體中，此過程中生成奧氏體，氮也會(huì)不斷向奧氏體中擴(kuò)散；保溫結(jié)束后，溫度繼續(xù)降低，此過程中會(huì)有更多的奧氏體生成，液相和鐵素體中氮向奧氏體中擴(kuò)散，直至最后凝固完成。從圖 3.3 可以看出，在 1365℃時(shí)保溫最高氮含量可以達(dá)到 0.65%，而實(shí)驗(yàn)中保溫 20min 時(shí)氮含量為 0.384%，這表明可以繼續(xù)增加保溫時(shí)間以增加試樣中氮含量，直到達(dá)到 0.65%左右。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 房菲;李靜媛;王一德;;合金元素及凝固模式對(duì)含氮不銹鋼氮含量的影響[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2014年08期

2 徐國富;李曉源;時(shí)捷;;熱變形對(duì)高氮奧氏體不銹鋼Mn18Cr18N組織和顯微硬度的影響[J];特殊鋼;2013年02期

3 徐明舟;王立軍;王建軍;劉春明;;氮對(duì)新型無鎳高氮奧氏體不銹鋼塑性流變行為的影響[J];材料與冶金學(xué)報(bào);2011年02期

4 徐明舟;王建軍;王立軍;崔文芳;劉春明;;應(yīng)變速率對(duì)18Cr-12Mn-0.55N高氮奧氏體不銹鋼塑性流變行為的影響[J];材料與冶金學(xué)報(bào);2010年04期

5 李剛;李京社;楊樹峰;王彥杰;李耐松;;含氮不銹鋼氮?dú)庠龅膶?shí)驗(yàn)及工藝[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2009年S1期

6 高愛民;趙定國;白艷江;劉新生;王書桓;;高壓-底吹氮法高氮鋼精煉的熱力學(xué)[J];過程工程學(xué)報(bào);2008年S1期

7 王松濤;楊柯;單以銀;李來風(fēng);;冷變形對(duì)高氮奧氏體不銹鋼組織與力學(xué)行為的影響[J];金屬學(xué)報(bào);2007年07期

8 李花兵;姜周華;;不銹鋼熔體中氮溶解度的熱力學(xué)計(jì)算模型[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年05期

9 王松濤;楊柯;單以銀;李來風(fēng);;高氮奧氏體不銹鋼與316L不銹鋼的冷變形行為研究[J];金屬學(xué)報(bào);2007年02期

10 王書晗;林兆森;劉振宇;邱以清;劉相華;王國棟;;高錳氮奧氏體不銹鋼塑性變形機(jī)制及組織-性能的研究[J];稀有金屬;2006年S1期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 李維東;馬金達(dá);;冷變形對(duì)304不銹鋼組織和性能影響的探討[A];全國材料理化測(cè)試與產(chǎn)品質(zhì)量控制學(xué)術(shù)研討會(huì)論文專輯（物理測(cè)試部分）[C];2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 董廷亮;氮在高氮鋼熔煉過程中的行為及氮對(duì)不銹鋼耐腐蝕性能的影響[D];武漢科技大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2723072