不銹鋼材料組織控制技術(shù)
材料的開發(fā)是通過控制成分、加工熱處理來控制結(jié)晶構(gòu)造和組織完成的。不銹鋼具有優(yōu)良的耐蝕性,其性能是由合金的組成決定的。但是,為了充分發(fā)揮合金本來具有的特性。其前提必須是材料組織的佳化。另外,不銹鋼也是力學(xué)性能優(yōu)良的材料,與其他鋼鐵材料一樣,要求對(duì)材料組織進(jìn)行佳控制以得到強(qiáng)度、加工性、韌性等所需的特性。本文在應(yīng)用不銹鋼優(yōu)良特性的同時(shí),以典型的鋼種概述了其重要的組織控制,并且也介紹了近開發(fā)的新鋼種材料設(shè)計(jì)方法。
不銹鋼按材料組織的分類
不銹鋼的特性與材料組織有著密切關(guān)系,因此,根據(jù)組織進(jìn)行分類。以SUS304為代表的奧氏體系不銹鋼,由SUS430和高純度鐵素體系組成的鐵素體系不銹鋼及以SUS42OJ1為代表的淬火硬化能高的馬氏體系不銹鋼。此外,還有少量特殊的雙相不銹鋼和析出硬化型不銹鋼。從主要構(gòu)成元索的角度,把奧氏體系不銹鋼、雙相不銹鋼、析出硬化型不銹鋼稱作Ni—Cr系或Ni系不銹鋼,把鐵索體系不銹鋼、馬氏體系不銹鋼稱作Cr系不銹鋼。SUS430(17Or)是鐵素體系不銹鋼的常用鋼種,通常使用經(jīng)退火得到的鐵素體+碳化物的組織。高純度鐵素體系不銹鋼是鐵素體單相組織鋼種的總稱,它是通過減少鐵素體系不銹鋼中的C、N,然后加入易形成碳氮化合物的Ti、Nb穩(wěn)定化元素,以減少固溶C、N的鋼種。
雙相不銹鋼用固溶處理。使奧氏體和鐵素體大致以1:1的比例存在。除有22%~25%Cr外,因含Mo、N,故具有優(yōu)良的耐蝕性。此外,由于有鐵素體的存在。故具有比奧氏體系不銹鋼更為優(yōu)良的耐應(yīng)力腐蝕性。析出硬化系不銹鋼大多采用熱處理和加工誘起相變,使基體組織為馬氏體,然后使Cr和Ni—A1金屬間化合物在馬氏體中析出。而達(dá)到高強(qiáng)度化。
不銹鋼組織、材質(zhì)的控制和新鋼種開發(fā)
由于高純度鐵素體系不銹鋼的再結(jié)晶核主要是在晶界上,所以為有效地得到再結(jié)晶組織,必須使鑄態(tài)低倍組織微細(xì)化。由于鑄造時(shí)利用氧化物可促進(jìn)異質(zhì)核的生成,阻斷柱狀晶的發(fā)展,因而能達(dá)到凝固組織微細(xì)化的目的。
由于抑制了粗大柱狀晶的發(fā)達(dá),可使熱軋前晶粒微細(xì)化。故在熱軋過程中就能一次得到完全的再結(jié)晶組織。另外,由于碳氮化物和碳硫化物在氧化物+TiN上復(fù)合析出并凝聚,也可防止在熱軋退火時(shí)抑制再結(jié)晶的微細(xì)析出物,從而得到了具有高r值和低“起皺”的微細(xì)再結(jié)晶組織。通過熱軋過程中的再結(jié)晶和熱軋板退火時(shí)的再結(jié)晶,無須采用其他工藝就能阻斷該群體,并且存在的復(fù)合析出物能促進(jìn)冷軋后終退火時(shí)的晶粒成長,因而有利于確保延性、高r值化。 如上所述,由于控制了以氧化物為核的凝固、析出,使凝固組織微細(xì)化,織構(gòu)和晶??刂谱兊煤唵我仔?,從而得到了可同時(shí)獲得高加工性和低“起皺”的合理制造工藝。開發(fā)鋼深沖后的外觀。與原來的鋼(SUS430)比較,可清楚地看到成形性提高的同時(shí),在杯側(cè)壁未發(fā)生明顯的“起皺”缺陷。用氧化物凝固組織高加工性鐵素體系不銹鋼的材料設(shè)計(jì)。
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