（材料加工工程专业论文）析出沉淀对0cr16ni16钢的组织和力学性能的影响研究.pdf

摘要 燃气轮机机组用螺栓材料0 c r l 6 n i l 6 钢是一种性能特殊的奥氏体不锈钢， 该材料能够在6 0 0 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o c r l 6 n i l 6 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0 c r l 6 n i l 6 钢最佳强化工艺并作 出了理论分析。 研究发现，采用l l o o 大变形量锻造后对0 c r l 6 n i l 6 钢进行1 0 5 0 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。 o c r l 6 n i l 6 钢8 5 0 形变后在5 0 0 7 0 0 。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。 o c r l 6 n i l 6 钢8 5 0 形变后采用7 0 0 保温l 一2 0 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o r o w a n 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0 c r l 6 n i l 6 钢，强化工艺为：8 5 0 始锻、7 0 0 终锻，3 0 q o 变形量，空冷，5 5 0 。6 5 0 保温9 - - 1 0 小时析出 沉淀。采用该工艺处理的0 c r l 6 n i l 6 钢可以获得较好的综合力学性能。 关键词：0 c r l 6 n i l 6 钢；析出沉淀；碳化物；力学性能 a b s t r a c t t h eb o l tm a t e r i a l0 c r l6 n il6u s i n gi ng a st u r b i n eu n i ti sas p e c i a la u s t e n i t i c s t a i n l e s ss t e e l ，t h em a t e r i a lc a l lb et ol o n g - t e r mu s e da t6 0 0 ，i th a v eag o o d m e c h a n i c a lp r o p e r t i e su n d e rr o o ma n dh i g l lt e m p e r a t u r e ，i ta l s oh a v ee x c e l l e n tc r e e p r e s i s t a n c e w eu s e d0 c r l6 n i1 6s t e e la se x p e r i m e n ts a m p l ei nt h i sp a p e r , s t u d i e dt h e i m p a c t t ot h em e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n d o r g a n i z a t i o n a lb yu s i n gd i f f e r e n t p r e c i p i t a t i o np r o c e s sa f t e rt h em a t e r i a ld e f o r m e d ，g i v e dt h eb e s ts t r e n g t hp r o c e s so f 0 c r l6 n i16a n dat h e o r e t i c a la n a l y s i s t h er e s e a r c hs h o w e dt h a tt h er o o mm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f0 c r l 6 n i l6d i dn o t i m p r o v e dv e r ym u c hb u th i l 曲t e m p e r a t u r em e c h a n i c a lp r o p e r t i e si m p r o v e dal o tw h e n 0 c r l6 n i16s t e e lw a sf o r g e dw i t hl a r g ed e f o r m a t i o na t1i0 0 * ca n ds o l u t i o nt r e a t m e n t a t10 5 0 a f t e rf o r g e d m a i n l yb e c a u s et h eo r i g i n a lm a t r i xs t r u c t u r ew a sd e s t r o y e d b yd e f o r m a t i o n , t h es i z eo fr e c r y s t a l l i z a t i o ng r a i nb e c a m es m a l l e ra n dt h es i z eo f g r a i nb o u n d a r ya r e ap e ru n i tv o l u m ei n c r e a s e d ，t h e ns l i d i n gb e t w e e ng r a i nb o u n d a r y a th i g ht e m p e r a t u r eb e c a m em o r ed i f f i c u l t 嬲w e l la si m p r o v e dh i g ht e m p e r a t u r e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f0 c r l6 n il6 t h en o r m a lm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f 0 c r l6 n il6s t e e ld i dn o ti n c r e a sv e r ym u c hb e c a u s eo ft h eg r a i nb o u n d a r ya r e a i n c r e a s e d ，t h ed e n s i t yo fp r e c i p i t a t e sa tg r a i nb o u n d a r yr e l a t i v e l yl o w e r , i tw e a k e n e d t h ep i n n i n ge f f e c tt od i s l o c a t i o no fp r e c i p i t a t e s ；a n dh i g l l - t e m p e r a t u r es o l u t i o n t r e a t m e n ta f t e rd e f o r m a t i o na l l o w ss e c o n dp h a s ep a r t i c l e so fp r e c i p i t a t er e d i s s o l v e d i nt h ea u s t e n i t em a t r i xh a sw e a k e n e dt h ee f f e c to fs e c o n dp h a s ep r e c i p i t a t i o n s t r e n g t h e n i n gt o o i tw a sf o u n dt h a tt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f0 c r l6 n i16s t e e ld e c r e a s e dw h e n i tp r e c i p i t a t e da t5 0 0 - 7 0 0 cw i t h2h o u r sa f t e ri td e f o r m e da t8 5 0 c ，t h em a i n l y r e a s o ni sb e c a u s et h er i s ei nt e m p e r a t u r em a k e st h es e c o n dp h a s ep a r t i c l e so f p r e c i p i t a t i o ng e tt o g e t h e ra n dg r o wu p ，t h a tw e a k e n i n gi t sp i n n i n ge f f e c t t o d i s l o c a t i o n ，a tt h es a m et i m ew h e nt h ep r e c i p i t a t i o n gt e m p e r a t u r ei n c r e a s e da n dt h e d i s t o r t i o ne n e r g yd u r i n gd e f o r m a t i o nc a l lb er e l e a s e dt oa c c e l e r a t et h ed i s l o c a t i o n b r e a ka w a yf r o mt h ep i n n i n ge f f e c to fc a r b o n ，w h i c hw i l lm i n i m i z et h eh a r d e n i n g i l e f f e c t t h ep r e c i p i t a t i o ne x p e r i m e n ta f t e rd e f o r m e do fo c r l 6 n i l 6s t e e lw i t h1 2 0 h h o l d i n gt i m ea t7 0 0 s h o w e dt h a tt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e sf i r s ti n c r e a s e da n d t h e nd e c r e a s e da st h et e m p e r a t u r eo fp r e c i p i t a t i o ni n c r e a s e d e a r l yi nt h e p r e c i p i t a t e ， t h en u m b e ro fs e c o n dp h a s ec a r b i d eg r a d u a l l yi n c r e a s e dw h i l et h es i z ec h a n g e dn o ts o m u c h ，s ot h ev o l u m ef r a c t i o no fs e c o n dp h a s ec a r b i d eb e c a m eh i 曲e r ；l a t e ri nt h e p r e c i p i t a t ec a r b i d em a t e r i a lo fs e c o n dp h a s eg a t h e r e dg r a d u a l l ya n dp a r t i c l es i z eg r e w u p ，v o l u m ef r a c t i o n r e m a i n s u n c h a n g e d a c c o r d i n gt oo r o w a ns t r e n g t h e n i n g m e c h a n i s m ，t h em a t e r i a ls t r e n g t h e n i n ge f f e c ti sp r o p o r t i o n a lt ot h ev o l u m ef r a c t i o n o fs e c o n dp h a s ei nt h em a t r i xa n di n v e r s e l yp r o p o r t i o n a lt ot h eh ep a r t i c l es i z eo f s e c o n dp h a s e c o m p a r i n gt h ev a r i o u st e s tp r o g r a m so ft h i sp a p e r , f o r0 c r l 6 n i l 6s t e e l ， r e c o m m e n d e ds 仃e n g t h e np r o c e s si s ：s t a r tf o r g i n ga t8 5 0 ，e n da t7 0 0 ，3 0 t o 4 0 d e f o r m a t i o nt h e na i rc o o l i n g , p r e c i p i t a t e dw i t h9 , - - 10h o u r sa ta b o u t5 5 0 6 5 0 w ew i l lg e to p t i m a lm e c h a n i c a lp r o p e r t i e sf o r0 c r l6 n i16s t e e lb yu s i n gt h ep r o c e s s k e yw o r d s ：0 c r l 6 n i l 6s t e e l ；p r e c i p i t a t i o n ；c a r b i d e ；m e c h a n i c a lp r o p e r t i e s 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 关于论文使用授权说明 日期：塑! 旦：堇! z 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全 部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。 签名：导师签名： 武汉理l ：大学硕十学位论文 1 1 引言 第1 章绪论 不锈钢是在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合会钢，因为 不锈钢含有铬而使表面形成铬膜，铬膜能够隔离开腐蚀介质防止其向钢内侵蚀， 从而起到耐腐蚀的作用。 不锈钢按组织分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不 锈钢和沉淀硬化不锈钢5 大类。奥氏体不锈钢因其室温状态和高温状态时的基 体组织均为奥氏体而得名，根据其中的合金元素不同主要分为f e c r - n i 系和 f e c r - m n 系奥氏体不锈钢。 奥氏体不锈钢在1 9 1 3 年问世于德国，在不锈钢中一直扮演着最重要的角色， 其生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的7 0 。钢中含c r 约1 8 、n i 8 1 0 、c 约0 1 时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的 1 8 c r - 8 n i 钢和在此基础上增加c r 、n i 含量并加入m o 、c u 、s i 、n b 、t i 等元素 发展起来的高c r - n i 系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强 度较低，不可能通过相变使之强化。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，含有m o 、 c u 等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳 量若低于0 0 3 或含t i 、n i 就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不 锈钢对浓硝酸具有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合 性能，在各行各业中获得了广泛的应用。 紧固件是机械基础件，在工业生产中的需求量极大。根据不同的使用环境 其常用的材料也不同，主要有碳素结构钢、低合金结构钢和不锈钢。对于不用 考虑使用温度和环境的情况使用碳素结构钢即可满足要求。而对于一些在高温、 高压或者化学腐蚀较严重的场合使用的紧固件，其制造材料需要满足具有良好 的抗腐蚀性能或优良的高温力学性能，为了满足新的要求，许多不锈钢和超高 强度不锈铡紧固件由此应运而生。 上世纪7 0 年代，德国d i n 标准最早将x 8 c r n i m o b n b l 6 1 6 列入，后降低 了其中的碳含量才出现x 7 材料牌号( 0 c r l 6 n i l 6 ) 。0 c r l 6 n i l 6 钢属奥氏体不锈 钢，因其具有耐热高强、抗蠕变性能优良等特点，多应用于高温受力、腐蚀及 武汉理i ：人学硕十学位论文 持久环境下的紧固件，所以，这一类钢也称为紧固件用不锈钢。0 c r l 6 n i l 6 钢 机械性能较高，室温拉伸强度6 0 0 - - 一8 0 0 m p a ，屈服强度有4 0 0 - - - ，5 0 0 m p a ，耐腐 蚀，可在6 0 0 c 下长期服役，在动力行业，如燃气轮机和超临界火力发电机组等， 用作重要部件的紧固件。 1 2 国内外研究的基本情况 孪晶是金属塑性变形驻的一个重要概念。孪生与滑移是两种基本的形变机 制。从微观上看，晶体原子排列沿某一特定面镜像对称。那个面叫孪晶面。在 金属材料形变过程中产生的回复和再结晶即动态再结晶。而材料冷变形后再加 热或者热变形后保温或冷却时在无应力状态下产生的回复和再结晶即是静态回 复和再结晶，它是材料形变强化后出现软化效果的主要原因。 上世纪7 0 年代，日本田村今南研究指出，1 8 8 不锈钢在热变形过程中其组 织变化过程是：热变形前的奥氏体晶粒的晶界比较整齐，内部孪晶结构较多， 随着形变量的增加进入加工硬化阶段，奥氏体晶界变细，晶界呈凹凸状。当形 变接近2 0 时，奥氏体晶界产生细小的动态再结晶晶粒，而当形变达到5 0 时， 则全部变成动态再结晶晶粒，这以后其组织不会再随着变形而发生变化1 4 l 。奥氏 体不锈钢的高温塑性优良主要就是由于其在形变过程中产生的动态再结晶可以 有效的防止裂纹扩展。形变速度会影响到动态再结晶晶粒的尺寸，_ 般形变速 率越大，动态再结晶晶粒直径越小，动态再结晶晶粒尺寸与形变量和原始晶粒 尺寸关系不大。一般情况下高合金钢可以得到比碳钢更细的动态再结晶晶粒( 变 形条件相同) ，但如果变形速度低则二者差别变小。不锈钢动态再结晶的强化效 果并不大，不锈钢动态再结晶所引起的硬度升高为h v = 2 0 ，而冷轧延伸1 0 所 引起的升高则为h v = 6 0 。因此工业上所采用的有效办法是利用静态回复或动态 回复所形成的稳定亚结构进行强化【4 1 。 文献【7 】夏晓玲等人研究了5 c r 2 1 m n 9 n i 4 n 钢中碳化物层状析出与晶界沉淀 规律，其提出该材料在较低温度加热时，由于晶界碳、氮原子的过饱和度较大， 有利于晶界层状结构的形成；较高温度下，由于溶质原子的晶界浓度较低，碳 化物易于球化，层状结构中球形碳化物较多。随着加热温度的降低，溶质原子 的晶内过饱和度也随之增大，因而晶内类珠光体和充满某些晶粒的类珠光体组 织增多，9 5 0 时其数量达到峰值。过低的加热温度，由于扩散较难进行，类珠 光体的数量可能略有减少。5 c r 2 l m n 9 n i 4 n 在1 2 0 0 固溶后的不同温度加热过 2 武汉理工大学硕十学何论文 程中无论是在晶界还是在惯析面，主要沉淀相均为m 2 3 c 6 并有三种沉淀方式：在 晶界上以枝晶状、片状和粒状沉淀；沿惯析面和孪生面以片状沉淀：以粒状在 晶内弥散沉淀【7 j 。实验钢在1 2 0 0 固溶后即使急冷，溶质原子的非平衡偏聚也 能发生，晶界沉淀出m 2 3 c 6 极薄片；在随后的较低温度区间加热有利于原子的扩 散过程，铬、碳等原子向晶界发生平衡偏聚，使晶界m 2 3 c 6 沉淀；随着加热温度 的升高，平衡偏聚减弱但原子的扩散过程加剧，使其晶界m 2 3 c 6 聚集长大；在较 高温度区间加热( 如1 1 2 0 以上) 相对于有利的扩散过程来说，点阵溶解度增 大则是主要的，晶界和晶内m 2 3 c 6 沉淀显著减少，而且加热后的急冷过程中也能 发生非平衡偏聚在晶界和孪晶界析出极薄片。 文献 8 】研究了o o c r 2 5 n i 7 m 0 4 n 这种双相不锈钢固溶处理工艺对其力学性 能和组织的影响，研究表明，固溶温度在1 0 5 0 至1 2 0 0 之间逐渐增加时，材 料中铁素体含量也会随着增加，而材料在1 0 5 0 - - 11 0 0 固溶处理其强度随着温度 升高而增加，伸长率和韧性增加，这主要是因为该温度下固溶，材料组织的再 结晶软化起主导作用；在1 1 0 0 - - 1 2 0 0 范围内固溶时，钢的强度温度升高而增加， 伸长率和韧性下降，是因为在该温度区间内固溶处理，随着温度的提高，材料 罩奥氏体和铁素体两相组织的转变起主导作用。 对于奥氏体不锈钢来说，文献 1 0 研究表明：奥氏体不锈钢加热温度过高时， 晶粒会急剧长大，从而降低其力学性能以及抗晶界腐蚀性能，所以其始锻温度 应该控制在1 1 5 0 左右。同时，奥氏体不锈钢在4 5 0 8 5 0 时，晶界内会析 出m 2 3 c 6 型碳化物，并且在7 0 0 c 9 0 0 c 间会析出6 相，这种金属间化合物极硬 又脆，从而导致钢的塑性极韧性下降，这种情况下继续锻打容易引起锻件开裂， 所以奥氏体不锈钢终锻温度应该控制在9 0 0 以上1 1 0 l 。 锻件在锻后冷却时，会析出m 2 3 c 6 型碳化物，产生贫铬区，降低材料的抗腐 蚀性能，可以采用固溶处理保证其优良的性能，从而使这种钢在室温下具有单 相奥氏体组织i l 训。 文献【1 8 】丁秀平等人研究了3 1 6 l 奥氏体不锈钢时效条件下析出相得演变行 为，发现，在温度为6 5 0 时效，3 1 6 l 奥氏体不锈钢基体中析出相比较少，而 在8 5 0 时效1 0 小时候后，析出的第二相颗粒不连续的成链状分布在奥氏体晶 界处，并且在该温度下，随着时效时间的延长，第二相析出物逐渐呈网状分布， 析出的第二相颗粒体积分数逐渐增大并聚集在一起使析出相尺寸长大，经过能 谱分析，晶界处析出物主要是m 2 3 c 6 型碳化物。 文献 2 0 c n r k t o p 等人研究0 8 c r l 8 n i l 0 t i 钢于8 0 0 1 2 0 0 。c 轧制2 2 - 2 5 以后， 武汉理l ：大学硕十学位论文 在9 0 0 和1 0 0 0 保温的组织，观察化合物析出规律可以总结为表1 1 。同时， 作者通过电镜及射线分析还确定热变形不仅使析出相转变提前、尺寸细化，而 且使强烈析出的时间缩短了几十倍。 表卜l 高温形变对0 8 c r l 8 n i l 0 t i 钢碳化物析出的影响 形变温度的保温时间及析出相形态 试样形变温度 6 0 0 秒2 0 0 0 秒 经形变 9 0 0 沉淀相成质点状针状长0 3 lu 未经形变 9 0 0 未发现针状长1 1 5 p ，球状、长方形、棱形 另外，钢铁材料中通过加入合金元素使得其在形变过程或是加热过程合金 元素与碳、氮等元素结合成稳定化合物从基体相中析出的过程称为第二相析出 沉淀，第二相沉淀强化是金属材料强化的重要途径之一。在经形变热处理的材 料中，第二相沉淀的强化可以通过两种方式起作用： 析出相因阻碍形变奥氏体或铁素体的再结晶，使其保持高的形变强化状 态而使材料强化。 在形变后的相变过程中，通过不同方式的析出而产生强化。 形变可以促进碳、氮化合物的析出，并对第二相质点的形态、组成、结构 及分布产生不同的影响【9 1 2 1 。人们通过对奥氏体钢热变形时析出相形成规律的研 究，获得了许多重要的知识。 从国内文献检索情况看，对于0 c r l 6 n 订6 钢研究和应用的文献相当少，这 不仅对类似0 c r l6 n il6 钢的研究和应用不利，也对新型高性能汽轮机的开发不 利。为了提高我国汽轮机及锅炉技术水平，加强对合金含量高的0 c r l 6 n i l 6 耐 热不锈螺栓钢的研究，对促进o c r l 6 n i l 6 钢的应用有着重要意义。 综上所述，奥氏体不锈钢热变形过程通常发生动态回复和再结晶，在形变 后的热处理过程中易发生静态回复和再结晶，热变形后奥氏体中碳化物的祈出 过程是由形变条件( 包括形变温度及形变量) 、相变条件( 包括奥氏体化温度及 随后冷却速度) 、合金成份( 包括由成份所决定的碳化物的类型及性质) 等一系 列因素所决定的复杂过程，也是目前国内外学者正在努力探求解答的重要课题 之一【8 】。同时，奥氏体不锈钢中碳化物由热变形的奥氏体内直接析出所造成的奥 氏体状态时的弥散强化是除奥氏体晶粒细化强化以外，控制轧制工艺的又一强 化机制。用这种强化方法人们不必再担心合金元素的添加量是否能保证钢材的 淬透性，以便利用淬火钢回火时合金碳化物的析出而达到第二次强化，与这种 传统的强化方法相比较利用碳化物自高温形变的奥氏体中析出并且细化等特点 4 武汉理i ：人学硕七学位论文 无疑是强化手段研究方面的一个新领域。可以预料，在这个领域中科研成果和 生产应用方面在不久的将来都会取得长足进步。 1 3 课题研究的意义 1 3 1 课题研究的意义 热加工可以在材料成型的同时对其微观组织形态进行调整，而组织形态对 材料性能有重要影响。所以可以通过调整锻造、轧制等热变形和变形后的热处 理工艺来控制材料的组织形态以达到获得良好综合性能的目的。 紧固件用奥氏体不锈钢使用性能的好坏依赖于材料的冶炼水平和处理工 艺。0 c r l 6 n i l 6 钢使用上需要兼顾从高温到室温的跨越，材料含有大量的合金元 素，处理工艺比较复杂。d i ne n1 0 2 6 9 1 9 9 9 标准中对x 7 钢推荐采用热加工+ 析出沉淀的方法进行处理。热加工工艺主要是在7 5 0 8 5 0 进行中温形变， 然后进行6 0 0 c - - 7 5 0 * ( 2 l - - 5 h 的析出沉淀处理。但是，许多试验得出的数据 和效果相差较大，规律或趋势不明显。例如，文献【1 】的实验，0 c r l 6 n i l 6 钢7 0 0 l h 析出沉淀后的抗拉强度与7 0 0 x5 h 后的数值基本相同，这与材料化合 物( 铌化物，硼化物) 析出和扩散规律不能十分符合。鉴于此，本论文就形变 后材料的析出沉淀过程进行试验研究，其研究意义对该材料的应用期望能有较 大的帮助。 1 3 2 课题研究的主要内容 本论文以0 c r l 6 n i l 6 钢析出沉淀试验为研究课题，探讨相关文献和以前的 试验分析不准确或疏忽之处。在比较回复再结晶理论和析出沉淀强化理论的基 础上，设计试验，拟将常规析出沉淀工艺参数范围适度扩大，摸索0 c r l 6 n i l 6 钢析出沉淀工艺的目的、效果和规律。同时也比较材料的回复再结晶过程。 本论文研究工作的主要内容是以下两个方面： 1 ) 用金属学理论分析解释0 c r l 6 n i l 6 奥氏体不锈钢析出沉淀现象与回复再 结晶过程，探索材料在5 0 0 - - 7 5 0 析出相的形貌和分布与析出沉淀温度和保 温时间关系的规律，以及析出相的强化作用和回复再结晶的作用。 2 ) 设计并完成0 c r l 6 n i l 6 钢析出沉淀试验，通过试验提出0 c r l 6 n i l 6 钢析 5 武汉理i ：人学硕十学i _ c 7 ：论文 出沉淀过程机理，修改和完善0 c r l 6 n i l 6 钢析出沉淀硬化过程中发生的主要组 织和性能变化的规律。 6 武汉理1 二大学硕士学位论文 第2 章回复再结晶与第二相理论 2 1 奥氏体不锈钢的化学成分及合金化意义 2 1 1 奥氏体不锈钢化学成分 不锈钢中同时含有很多元素，通常存在着几种以上甚至十几种元素。按其 二元系中扩大或缩小铁素体或奥氏体相区的特点可以分为两大类别。奥氏体相 区的扩大元素主要有：c 、n 、n i 、m n 、c u 即常说的奥氏体形成元素，其中c 、 n 扩大奥氏体区的作用最强。被称为铁素体形成元素的化学元素主要有c r ，s i ， m o ，t i ，n b ，t a ，v 等，这两类元素中，其与c 亲合力大于f e 者即是碳化物 形成元素。依其与碳形成化合物的强弱能力排序依次排列t i ，n b ，t a ，m o ，w ， c r ，m n 等。 2 1 2 奥氏体不锈钢合金化意义 合金元素对奥氏体不锈钢钢的力学性能的作用影响为： l 、碳的作用。随着碳含量的增加钢在室温下的强度也会增加，塑性，韧性 相反会下降。对于钢的高温性能影响更为复杂，一般其高温性能会随着含碳量 增加而下降，同时碳含量的增加，会降低钢的蠕变性能，即能降低钢材的抗蠕 变性。在高温下长期使用的钢会析出更多的碳化物，从固溶体中转移到碳化物 的合金元素也就会越多，而导致固溶体中合金元素缺乏，降低钢材的热强质。 但是，为了保证钢材的强度其含碳量也不能太低，一般应该控制在0 0 4 - - 0 10 比较合适。同时碳是奥氏体稳定元素，阻止奥氏体向铁素体转变的能力是镍元 素的3 0 倍【2 3 1 。图2 1 【2 2 】是碳量对加工硬化系数的影响关系图，从图中可以看出， 1 8 8 型奥氏体不锈钢的含碳量在0 0 4 q 2 1 时的强化效果最为明显。1 8 c r - 1 2 n i 中镍含量增大，镍会增加奥氏体的稳定性，阻碍奥氏体向马氏体转变，因而反 映出强化效果的减弱。 7 武汉理+ i ：大学硕十学位论文 籁 谣 基 鹫 一 = 茕 碳量(