析出沉淀对0Cr16Ni16钢的组织和力学性能的影响研究

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1、摘要燃气轮机机组用螺栓材料0Crl6Nil6钢是一种性能特殊的奥氏体不锈钢，该材料能够在600℃下长期使用，并具备良好的室温力学性能，以及优良的抗蠕变性能。本论文以OCrl6Nil6钢为对象，通过试验研究了形变后不同析出沉淀工艺对该材料力学性能和组织的影响，提出了0Crl6Nil6钢最佳强化工艺并作出了理论分析。研究发现，采用llOO℃大变形量锻造后对0Crl6Nil6钢进行1050℃固溶处理，材料的室温力学性能提高不大，高温力学性能有一定提高。其原因是形变过程破坏了原有基体结构，再结晶晶粒尺寸变小，使得单位体积晶界面积增大，高温下晶界间的滑移难以进行，提高了材料的

2、高温力学性能。室温力学性能没有提升，是因为晶界面积增大，析出物数量变化不大，降低了晶界析出物的密度，弱化了析出物对位错的钉扎作用；同时由于高温固溶使得形变中析出的第二相颗粒重新溶解于奥氏体基体中也削弱了第二相析出强化的效果。OCrl6Nil6钢850℃形变后在500～700。C下析出沉淀2小时处理后，发现随着析出沉淀温度的升高，材料的力学性能反而降低。分析其原因主要是因为温度的上升使得析出的第二相颗粒长大，弱化了碳化物对位错的钉扎作用，同时形变过程中的畸变能随着温度的升高得以释放给位错加速了位错摆脱碳化物的钉扎作用，从而将加工硬化效果降到最低。OCrl6Nil6钢8

3、50℃形变后采用700℃保温l一20小时的析出沉淀试验表明，材料力学性能随着析出沉淀保温时间的延长先提高后降低。析出沉淀前期材料中的第二相碳化物数量增多，大小变化不多，材料中第二相碳化物体积分数变大，而析出沉淀后期材料中第二相碳化物逐渐聚集长大，颗粒尺寸变大，体积分数基本不变。根据Orowan强化机制分析，材料第二相强化效果正比于第二相在基体中的体积分数反比于第二相的颗粒尺寸。综合比较各种试验方案，本文认为，对于0Crl6Nil6钢，强化工艺为：850℃始锻、700℃终锻，30％qO％变形量，空冷，550℃。650℃保温9--10小时析出沉淀。采用该工艺处理的0Cr

4、l6Nil6钢可以获得较好的综合力学性能。关键词：0Crl6Nil6钢；析出沉淀；碳化物；力学性能AbstractTheboltmaterial0Crl6Nil6usingingasturbineunitisaspecialausteniticstainlesssteel，thematerialCallbetolong-termusedat600℃，ithaveagoodmechanicalpropertiesunderroomandhiglltemperature，italsohaveexcellentcreepresistance．Weused0Crl6Ni16

5、steelasexperimentsampleinthispaper,studiedtheimpacttothemechanicalpropertiesandorganizationalbyusingdifferentprecipitationprocessafterthematerialdeformed，givedthebeststrengthprocessof0Crl6Ni16andatheoreticalanalysis．Theresearchshowedthattheroommechanicalpropertiesof0Crl6Nil6didnotimpro

6、vedverymuchbuthil曲temperaturemechanicalpropertiesimprovedalotwhen0Crl6Ni16steelwasforgedwithlargedeformationat1I00*Candsolutiontreatmentat1050℃afterf．orged．MainlybecausetheoriginalmatrixstructureWasdestroyedbydeformation,thesizeofrecrystallizationgrainbecamesmallerandthesizeofgrainboun

7、daryareaperunitvolumeincreased，thenslidingbetweengrainboundaryathightemperaturebecamemoredifficult嬲wellasimprovedhightemperaturemechanicalpropertiesof0Crl6Nil6．Thenormalmechanicalpropertiesof0Crl6Nil6steeldidnotincreasverymuchbecauseofthegrainboundaryareaincreased，thedensityofprecipi