【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,它們在工業(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現(xiàn)規(guī)�；a(chǎn)特點,將熔煉溫度降至糊狀區(qū)(固/液兩相區(qū)),在氮氣氛下保溫一定時間,從而實現(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,實現(xiàn)了向不銹鋼中的增氮。當(dāng)?shù)獨鈮毫?.1MPa時,不銹鋼在糊狀區(qū)溫度1365℃下分別保溫0min,5min,10min,20min,測得其氮含量分別為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)對熔煉后不銹鋼鑄錠中縮孔和氣孔進行了研究,分析了縮孔和氣孔形成的機理。研究了糊狀區(qū)保溫時間對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)含氮不銹鋼進行了壓縮實驗,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,不銹鋼屈服強度增加,而加工硬化指數(shù)無基本不變。(6)含氮不銹鋼進行浸泡實驗和電化學(xué)實驗分別測試其耐均勻腐蝕性能和耐點蝕性能,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蝕性能增加。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG142.71
【圖文】：

00 1350 1400 1450 液相線Temperature/℃固相線溫度點圖 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℃，在該溫度下進行實驗。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行糊狀區(qū)保溫。實驗選取的實驗溫度為 1365℃，即圖中虛線 MN。實驗過程為：最初，當(dāng)鋼液溫度為 1600℃時鋼液中氮含量為 0。當(dāng)溫度降低時，鐵素體從液相中析出，此時進入液相和鐵素體兩相區(qū)；當(dāng)溫度達到 1365℃時進行糊狀區(qū)保溫，隨著保溫時間的增加，氮元素不斷擴散至液相和鐵素體中，此過程中生成奧氏體，氮也會不斷向奧氏體中擴散；保溫結(jié)束后，溫度繼續(xù)降低，此過程中會有更多的奧氏體生成，液相和鐵素體中氮向奧氏體中擴散，直至最后凝固完成。從圖 3.3 可以看出，在 1365℃時保溫最高氮含量可以達到 0.65%，而實驗中保溫 20min 時氮含量為 0.384%，這表明可以繼續(xù)增加保溫時間以增加試樣中氮含量，直到達到 0.65%左右。

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本文編號：2723072