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形變退火後鐵素體不鏽鋼的晶界組成及腐蝕特性

時間:2015-4-24 13:49:39

   鐵素體不鏽鋼由於不含貴重的鎳以及具有優異的晶間應力腐蝕抗力的特點,使得它成為未來不鏽鋼的重要發展趨勢。但由於晶界碳化物析出造成的合金焊縫和熔合線處的晶間腐蝕問題從某種程度上限製了它的使用。目前為避免鐵素體不鏽鋼晶間腐蝕的方法是回火處理(700~800℃);添加合金元素(如Ti、Nb等)穩定化處理和通過精煉技術降低碳氮含量。這些方法都不無弊端,且都是從抑製晶界碳化物析出的角度來考慮的。可以想像,若通過控製和設計合金的晶界結構來減少或避免碳化物在晶界的析出行為有望是一個有效的方法。晶界設計和控製的思想最早由日本學者提出,近20年來,該思想主要應用在中低層錯能麵心立方金屬材料(如奧氏體不鏽鋼、銅合金、鎳合金和鉛合金等)的晶界設計和優化上,並發展為晶界工程或晶界特征分布優化,其基本思路是通過適當的合金化和加工工藝得到高比例的低能晶界,從而大幅度改善合金的晶界失效(晶間腐蝕、晶界應力腐蝕開裂及高溫蠕變等)抗力。而在具有體心立方晶體結構的鐵素體不鏽鋼中,誘發低能的小角度晶界或稱Σ1晶界應是改善晶間腐蝕抗力的一個行之有效的方法。目前有關在鐵素體不鏽鋼中誘發高比例的小角度晶界的加工工藝及小角度晶界的形成機理還鮮見報道,本文擬以410S不鏽鋼為研究對象,采用電子背散射(EBSD)技術探討其形變退火後的晶界組成特性及晶界腐蝕特性。

  實驗用材為厚10mm的410S鐵素體不鏽鋼熱軋板材。其化學成分為(質量分數,%)13.45Cr,0.027C,0.085Ni,0.70Si,0.325Mn,0.018P,0.0014S。試樣首先在930℃下退火30min,空冷(樣品BM),然後切取100mm×20mm×10mm的試樣進行80%冷軋變形,形變後的試樣在高溫(1000℃)下退火30、60和120min。
  經85%冷軋形變的410S鐵素體不鏽鋼經1000℃退火時,退火初期晶粒長大不顯著;當退火時間達到2h時,晶粒長大,平均晶粒尺寸達到65μm,同時晶粒的{100}織構明顯增強,由此導致的小角度晶界比例提高。晶界腐蝕實驗表明,磷鐵球具有較高的晶界腐蝕抗力。