高氮奥氏体不锈钢的力学行为及氮的作用机理
发布时间：2023-09-14 00:41
高氮奥氏体不锈钢(以下简称高氮钢)具有高强、高韧等优异的力学性能,优良的耐蚀性能和磁性能,通过以氮代镍稳定奥氏体组织又能大大降低原材料成本。然而,高氮含量也导致材料产生低温脆性等缺点。本文通过对高氮钢这些特点开展了系统和深入的研究,分析和探讨了氮在钢中的作用机理。 首先利用热力学相图计算和钢液中氮溶解度计算相结合的方法设计了Fe-18Cr-16Mn-2Mo-N钢的主化学成分。利用氮气保护感应熔炼和氮气保护电渣重熔的方法制备出氮含量为0.52%(M52)、0.66%(M66)和0.81%(M81)的高氮钢实验材料。此外,还通过高温渗氮法制备出氮含量为1.2%的高氮钢实验材料。通过调整热变形工艺参数,研究了热变形对材料组织和性能的影响规律。结果表明,控制氮在材料中以固溶态形式存在、控制材料组织为单一奥氏体、细化奥氏体晶粒是提高该类材料强韧性能的关键。选择合适的热处理温度、保温时间及冷却速度可以消除热轧过程中形成的铁素体组织,得到单一奥氏体组织。 通过研究不同冷变形条件下的实验材料的组织和性能,对氮提高材料强度和加工硬化能力的机理进行了深入研究。拉伸实验结果表明,提高氮含量可以有效提高高氮钢...
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 高氮奥氏体不锈钢的定义及分类
1.2 高氮奥氏体不锈钢的国内外发展过程及现状
1.2.1 国外高氮奥氏体不锈钢的发展过程及现状
1.2.2 国内高氮奥氏体不锈钢的发展过程及现状
1.3 高氮奥氏体不锈钢中合金元素的作用
1.3.1 氮在奥氏体不锈钢中的作用
1.3.2 铬在奥氏体不锈钢中的作用
1.3.3 镍在奥氏体不锈钢中的作用
1.3.4 锰在奥氏体不锈钢中的作用
1.3.5 钼在奥氏体不锈钢中的作用
1.4 高氮奥氏体不锈钢的生产
1.4.1 氮含量的预测
1.4.2 高氮奥氏体不锈钢的冶炼
1.4.3 高氮奥氏体不锈钢的组织控制
1.5 高氮奥氏体不锈钢的力学性能
1.5.1 高氮奥氏体不锈钢的高强度
1.5.2 高氮奥氏体不锈钢的韧性
1.6 高氮奥氏体不锈钢的耐蚀性能
1.7 本文的研究目的和主要研究内容
参考文献
第二章 高氮奥氏体不锈钢的制备与组织控制
2.1 引言
2.2 高氮奥氏体不锈钢的成份设计
2.3 高氮奥氏体不锈钢的冶炼
2.4 高氮奥氏体不锈钢的热变形研究
2.4.1 实验方案
2.4.2 热变形工艺与材料组织的关系
2.4.3 带状组织定性分析
2.4.4 热变形对材料性能的影响
2.5 高氮奥氏体不锈钢的组织控制
2.5.1 临界冷却速度的确定
2.5.2 热处理与组织的关系
2.6 1.0%以上氮含量的高氮奥氏体不锈钢的制备
2.6.1 高温渗氮组织
2.6.2 高温渗氮后的固溶处理
2.6.3 高温渗氮后的晶粒细化
2.7 小结
参考文献
第三章 组织形态与氮含量对高氮奥氏体不锈钢力学性能的影响
3.1 引言
3.2 组织形态对高氮奥氏体不锈钢力学行为的影响
3.2.1 实验方法
3.2.2 实验结果与分析
3.3 氮含量对高氮钢强韧性能的影响
3.3.1 实验方法
3.3.2 氮含量对拉伸性能的影响
3.3.3 氮含量对冲击韧性的影响
3.4 高氮奥氏体不锈钢的强韧性能及氮的作用分析
3.4.1 晶粒细化对性能的影响及氮的作用
3.4.2 氮含量对强韧性能的影响机理
3.5 小结
参考文献
第四章 高氮奥氏体不锈钢的冷变形行为及氮的作用机理
4.1 引言
4.2 实验方法
4.3 实验结果及分析
4.3.1 冷变形对相结构的影响
4.3.2 冷变形材料的显微组织演变
4.3.3 冷变形材料的微观结构
4.3.4 冷变形组织的显微硬度
4.3.5 冷变形材料的拉伸性能
4.3.6 真应力-真应变曲线
4.3.7 加工硬化指数的计算
4.4 氮在高氮奥氏体不锈钢中的作用机理分析
4.4.1 氮对材料结构稳定性的影响
4.4.2 氮对冷变形微观结构及加工硬化性能的作用机理
4.4.3 高氮奥氏体不锈钢的冷变形模型
4.5 结论
参考文献
第五章 高氮奥氏体不锈钢的低温力学行为及氮的作用机理
5.1 引言
5.2 实验方法
5.3 实验结果及分析
5.3.1 韧脆转变
5.3.2 冲击断口形貌
5.3.3 冲击断口附近的显微硬度分布
5.3.4 冲击断口处的相组成
5.3.5 温度对强度的影响
5.3.6 拉伸断口形貌
5.3.7 真实断裂应力与真实断裂应变
5.3.8 真应力-真应变曲线分析
5.3.9 拉伸断口处的相组成
5.3.10 低温变形微观结构分析
5.4 低温变形与断裂机理讨论
5.4.1 形变诱发马氏体的影响
5.4.2 层错能与温度的关系
5.4.3 裂纹的形核与扩展
5.4.4 奥氏体不锈钢的断裂唯象解释
5.5 结论
参考文献
第六章 全文结论
攻读博士学位期间发表的文章
致谢
本文编号：3846214
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 高氮奥氏体不锈钢的定义及分类
1.2 高氮奥氏体不锈钢的国内外发展过程及现状
1.2.1 国外高氮奥氏体不锈钢的发展过程及现状
1.2.2 国内高氮奥氏体不锈钢的发展过程及现状
1.3 高氮奥氏体不锈钢中合金元素的作用
1.3.1 氮在奥氏体不锈钢中的作用
1.3.2 铬在奥氏体不锈钢中的作用
1.3.3 镍在奥氏体不锈钢中的作用
1.3.4 锰在奥氏体不锈钢中的作用
1.3.5 钼在奥氏体不锈钢中的作用
1.4 高氮奥氏体不锈钢的生产
1.4.1 氮含量的预测
1.4.2 高氮奥氏体不锈钢的冶炼
1.4.3 高氮奥氏体不锈钢的组织控制
1.5 高氮奥氏体不锈钢的力学性能
1.5.1 高氮奥氏体不锈钢的高强度
1.5.2 高氮奥氏体不锈钢的韧性
1.6 高氮奥氏体不锈钢的耐蚀性能
1.7 本文的研究目的和主要研究内容
参考文献
第二章 高氮奥氏体不锈钢的制备与组织控制
2.1 引言
2.2 高氮奥氏体不锈钢的成份设计
2.3 高氮奥氏体不锈钢的冶炼
2.4 高氮奥氏体不锈钢的热变形研究
2.4.1 实验方案
2.4.2 热变形工艺与材料组织的关系
2.4.3 带状组织定性分析
2.4.4 热变形对材料性能的影响
2.5 高氮奥氏体不锈钢的组织控制
2.5.1 临界冷却速度的确定
2.5.2 热处理与组织的关系
2.6 1.0%以上氮含量的高氮奥氏体不锈钢的制备
2.6.1 高温渗氮组织
2.6.2 高温渗氮后的固溶处理
2.6.3 高温渗氮后的晶粒细化
2.7 小结
参考文献
第三章 组织形态与氮含量对高氮奥氏体不锈钢力学性能的影响
3.1 引言
3.2 组织形态对高氮奥氏体不锈钢力学行为的影响
3.2.1 实验方法
3.2.2 实验结果与分析
3.3 氮含量对高氮钢强韧性能的影响
3.3.1 实验方法
3.3.2 氮含量对拉伸性能的影响
3.3.3 氮含量对冲击韧性的影响
3.4 高氮奥氏体不锈钢的强韧性能及氮的作用分析
3.4.1 晶粒细化对性能的影响及氮的作用
3.4.2 氮含量对强韧性能的影响机理
3.5 小结
参考文献
第四章 高氮奥氏体不锈钢的冷变形行为及氮的作用机理
4.1 引言
4.2 实验方法
4.3 实验结果及分析
4.3.1 冷变形对相结构的影响
4.3.2 冷变形材料的显微组织演变
4.3.3 冷变形材料的微观结构
4.3.4 冷变形组织的显微硬度
4.3.5 冷变形材料的拉伸性能
4.3.6 真应力-真应变曲线
4.3.7 加工硬化指数的计算
4.4 氮在高氮奥氏体不锈钢中的作用机理分析
4.4.1 氮对材料结构稳定性的影响
4.4.2 氮对冷变形微观结构及加工硬化性能的作用机理
4.4.3 高氮奥氏体不锈钢的冷变形模型
4.5 结论
参考文献
第五章 高氮奥氏体不锈钢的低温力学行为及氮的作用机理
5.1 引言
5.2 实验方法
5.3 实验结果及分析
5.3.1 韧脆转变
5.3.2 冲击断口形貌
5.3.3 冲击断口附近的显微硬度分布
5.3.4 冲击断口处的相组成
5.3.5 温度对强度的影响
5.3.6 拉伸断口形貌
5.3.7 真实断裂应力与真实断裂应变
5.3.8 真应力-真应变曲线分析
5.3.9 拉伸断口处的相组成
5.3.10 低温变形微观结构分析
5.4 低温变形与断裂机理讨论
5.4.1 形变诱发马氏体的影响
5.4.2 层错能与温度的关系
5.4.3 裂纹的形核与扩展
5.4.4 奥氏体不锈钢的断裂唯象解释
5.5 结论
参考文献
第六章 全文结论
攻读博士学位期间发表的文章
致谢
本文编号：3846214
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