微量元素对不锈钢晶粒尺寸控制和细晶强化效果的影响研究

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1、东北大学硕士擘住论走摘要微量元素对不锈钢晶粒尺寸控制和细晶强化效果的影响研究摘要不锈钢目前的发展趋势是高纯净化，高纯净化在改善不锈钢的耐蚀性和韧性方面起到了重要的作用，但是也带来了晶粒粗化、强度降低的负面影响。奥氏体不锈钢和铁索体不锈钢由于在整个固相温度范围内均不存在同素异晶型转变，因此不能利用相变进行强化，而固溶强化必然造成成本的显著提高，且强化效果也不大。所以，有效地利用细晶强化对于高性能低成本不锈钢开发极为重要。晶粒细化对强度的影响是通过Hall．Petch关系式as；口o+k。d。”进行描述的，影响细晶强化效果的关键因素是式中的

2、k，值和晶粒尺寸长大倾向。本实验试图通过微合金化技术，探索通过控制晶粒化学成分，在达到控制晶粒粗化的同时，提高细晶强化效果、有效提高不锈钢强度的途径，为低成本高强度不锈钢的开发提供理论依据。本研究Fe-18％Cr-10％Ni奥氏体不锈钢和Fe-18％Cr-1．5％Mo铁素体不锈钢为研究对象，利用微合金化技术熔炼了10种不同成分的合金。合金热轧板冷轧后进行再结晶退火处理以使晶粒尺寸在一定范围内变化，然后进行不同温度的品界结构均一化热处理以消除不同温度热处理带来晶界偏聚量的差异，最后进行力学性能测试、显微组织观察和晶粒尺寸统计，将所得数据处

3、理成Hall．Perch关系式。通过对不同成分合金和不同热处理制度的对比，研究了微量元素Nb、B、C、N对不锈钢再结晶晶粒尺寸和机械性能的晶粒尺寸依存性的影响规律，根据实验结果得到以下结论：(1)微量c对于奥氏体和铁索体不锈钢的晶粒长大起促进作用，微量N起显著的细化作用。在含有C、N的奥氏体和铁素体不锈钢中加入强碳氮化物形成元素N5，可以有效抑制晶粒长大。微量B增加奥氏体不锈钢的晶粒粗化倾向，但使铁索体不锈钢的晶粒细化。(2)微量C、N和B对奥氏体不锈钢的Hall．Petch关系式中的aO影响不大，N和Ⅱ查苎苎兰三苎圭兰竺堡墨塑墨B可以

4、提高细晶强化系数ky。微量Nb可以与部分C、N元素结合形成Wo(C，N)，在700*(2均一化热处理时，对oo影响不大，但能够提高细晶强化系数kv值：在5004C均一化热处理时，使co降低，而kv值提高更加显著。(3)当向奥氏体不锈钢同时加入微量N和Nb，使k。显著升高；在700"C均一化热处理时，对印影响不大；在500"(2均一化热处理时，使co显著降低。当元素原子比Nb：(C十N)>1时，均一化热处理温度从700。C降低到500℃，k。升高；当元素原子比Nb：(c+N)<1时，均一化热处理温度从700℃降低到500℃，k，降低。(4

5、)微量的C、N、B、Nb的加入，对铁素体不锈钢在700"C均一化热处理后Hall．Petch关系式中的60项几乎没有影响。微量N、B和Nb的加入，可以提高的细晶强化系数k。，而微量C的加入使kv值降低。关键词：铁素体不锈钢舆氏体不锈钢细晶强化Hall—Petch关系式Ⅲ东北大学硕士学位论文ABSTRACTRolesofTraceElementsinMierostruetureControllingandGrainRefinementStrengtheningofStainlessSteelsAbstractAsthemaintenden

6、cyoftheproductionofstainlesssteelatpresent，highpuritycontributesremarkablytotheimprovementofthetoughnessandcorrosionresistance，whichalsobringforththeside—effectasgraincoursingandstrengthdescending．Forthesingle·phaseofausteniteorferritestainlesssteel，noallotropyphasetrans

7、formationoccurredunderthesolidustemperature，SOthatitscallnotbestrengthenedthroughphasetransformation，Whilesolidusstrengtheningwillraisethecostremarkablywithslightlyeffect．Thusitisofsignificantimportancetotaketheadvantageofgrainrefinementfordevelopinghighperformancelowcos

8、tstainlesssteelTheinfluenceofthegrainrefinementonthestrengthischarictoristcedbytheHall—Petchformula(03=