增氮降镍对316奥氏体不锈钢组织和夹杂的影响与分析

2020-04-07 22:21:14

对于金属材料的综合性能而言,起决定性因素的是材料成分和组织状态。为了能更清楚的了解钢中氮是如何影响不锈钢的性能以及在用氮代镍的节约型不锈钢中氮的作用机理,所以在此章节中将主要对钢的显微组织和夹杂物两方面进行具体分析,研究探讨316奥氏体锈钢在增氮降镍后对其对产生的作用机理。

固溶处理的正交实验正交实验就是利用整齐的正交表,通过对实验进行整体设计、综合比较、系统分析,以达到利用少量的实验来得到较好效果的生产工艺。正交表可以在变化的因素范围内均衡抽取试样,且每次试验均表现出较强的代表性,正交表具有均衡分散的特性所以可以使全面试验达到要求,从而达到更加优良的实验效果。

所以在本实验中,通过对316奥氏体不锈钢的基本成分进行增氮降镍处理,采用正交实验的方法对其进行固溶处理。对晶粒尺寸、方差和极差进行分析,得到具体因素对氮含量增加、镍含量降低后组织的影响,最终确定可以达到的最佳保温时间和固溶温度,得到一个最优的热处理方案。

箱式加热炉内以10/s的速率进行固溶处理,温度分别升到1000℃、1075℃、1150℃,并且在此温度下进行保温,保温时间依次为1h1.5h2h,当到达保温时间后,将试样从箱式加热炉中取出,在水中快速冷却。固溶处理为了溶解基体中的化合物,快速冷却为了让溶解到基体的化合物完全固溶到基体中,从而提高实验钢的综合性能。如表3.1为正交实验的水平与因素对照表,依据L 93 4)确定准确的正交实验方案。

夹杂物主要分布于试验钢的晶界处和晶界内部,并且通过对试验钢表面观察发现夹杂物弥散分布于其表面上。钢是否具有良好的性能,这都由其组织和化学成分来决定的。就夹杂物对钢的影响规律,国内外已经开展了大量的研究,夹杂物大多以非金属化合物且相对独立的存在与钢中,其存在会导致钢内部的组织分布不均同时还会使钢基体的连续性遭到破坏,对钢的冷热加工性能也有较为明显的影响,并且当表面存在夹杂物,会大幅降低钢的耐腐蚀性并且严重影响钢的力学性能,从而导致钢的质量下降,影响钢的大批量生产。通过对夹杂物的分析与确定,可以做出对生产工艺进行相应的调整,以达到减少钢中夹杂,从而达到降低夹杂物对不锈钢的影响。由于1#试验钢几乎不含氮元素,所以认为1#试验钢为无氮钢。本实验选取四组钢中氮含量最少和氮含量最多的1#4#钢作为研究对象进行对比分析,首先通过扫描电镜观察对实验钢夹杂物的分布进行分析,然后再通过能谱图来分析试验钢夹杂物的主要类型。

夹杂物的主要成分包括NCrO元素,通过对夹杂物的主要成分的分析可以判定夹杂物的类型为氧化物、氮氧化合物或者氮化物的夹杂。由于氮原子以固溶态和氮化物两种形式存在于钢中,因此随着氮含量的增加导致钢中的氮化物夹杂增加,从而对钢的塑性造成了影响。

本章小结

1)试验钢通过增氮降镍处理后对组织观察,得出试验钢的组织均为单一的奥氏体组织,固溶处理最优工艺为1000℃保温1h

2)试验钢通过增氮降镍处理后,得出试验钢的夹杂物从单一的氧化物夹杂增加为氧化物、氮氧化合物和氮化物复合夹杂。

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