熱處理對(duì)不同氮含量316L不銹鋼組織及力學(xué)性能的影響
時(shí)間：2019-06-13
作者：無(wú)錫不銹鋼板
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316L不銹鋼為00Cr17Ni14Mo2超低碳鋼，比0Cr17Ni14Mo2韌性和耐酸性好，具有好的耐晶間腐蝕性，有良好的綜合性能和工藝性能，是目前應(yīng)用較為廣泛的奧氏體不銹鋼。但此鋼在450～850℃停留在氯化物中易引起晶間腐蝕，所以應(yīng)進(jìn)行固溶處理以保證其耐腐蝕性能。加入氮會(huì)提高316L奧氏體不銹鋼中奧氏體相穩(wěn)定度，減少其在高溫下σ鐵素體的形成；經(jīng)過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度，但會(huì)使層錯(cuò)能降低，產(chǎn)生α馬氏體，降低韌性。為此，科研人員將不同氮含量316L不銹鋼在不同固溶溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)分析其在不同固溶溫度下的組織、力學(xué)性能及沖擊斷口，探究固溶溫度的變化所產(chǎn)生的影響，為改善316L的應(yīng)用和生產(chǎn)提供有力的依據(jù)。
實(shí)驗(yàn)用鋼為真空感應(yīng)熔煉，其主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。試樣經(jīng)鍛造及熱軋被制成寬110mm、厚12mm的板材。
表1 不同氮含量316L不銹鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）
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C
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Si
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Mn
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Cr
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Ni
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Mo
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N
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Fe
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316L
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0.0094
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0.49
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0.96
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17.09
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14.04
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2.53
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未加
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余量
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316LN
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0.01
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0.49
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0.87
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17.09
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14.04
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2.56
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0.14
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余量
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在兩種化學(xué)成分的316L不銹鋼熱軋板材上取樣，設(shè)固溶溫度分別為950、1000、1050、1100和1150℃，保溫40min后水冷。金相腐蝕為1gKMnO4＋98mLH2O＋10mLH2SO4混合溶液，采用50℃水浴鍋加熱腐蝕，時(shí)間90min。析出物觀察腐蝕選用5gCuCl2＋25mLCH3CH2OH＋30mLHCl配比的混合溶液。在金相顯微鏡上進(jìn)行晶粒度觀察，并通過(guò)配套的SiscIAS8.0金相分析軟件對(duì)晶粒尺寸評(píng)級(jí)，采用S-4300冷場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)斷口及析出物進(jìn)行觀察和分析。結(jié)果表明：
（1）316L不銹鋼晶粒尺寸受固溶溫度的影響，固溶溫度過(guò)高加速晶粒長(zhǎng)大，晶粒尺寸隨固溶溫度升高而逐漸增加，而晶粒過(guò)大會(huì)導(dǎo)致其加工及使用性能變差，可以通過(guò)氮的加入來(lái)控制316L固溶處理晶粒度的增長(zhǎng)。
（2）隨固溶溫度升高，316L不銹鋼抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都減小，不同氮含量的316L不銹鋼在不同固溶溫度處理后均具有優(yōu)良的塑性變形能力。
（3）不同氮含量的3316L不銹鋼在固溶處理后沖擊斷口均為塑性韌窩狀形貌，韌窩存在塊狀?yuàn)A雜物或第二相粒子并且底部有明顯的漣波滑移痕跡，316L沖擊試樣斷口呈韌窩狀，而316LN的沖擊斷口則大部分為沿晶斷口，層部為韌窩狀斷口，說(shuō)明此鋼具有良好的抗沖擊性能。