Nb對ooCr12Ti鐵素體不銹鋼組織和性能的影響.pdf

1、00Cr12Ti鐵素體不銹鋼作為汽車排氣系統(tǒng)用不銹鋼,其組織和性能的優(yōu)劣直接關系到排氣系統(tǒng)的壽命。向不銹鋼中加入Nb后,與C、N結合形成碳氮化物,起到固定碳(氮)保鉻的效果,改善了不銹鋼的組織和力學性能,增強了不銹鋼的耐晶間腐蝕性能。本文基于前人對超低碳氮00Cr12Ti鐵素體不銹鋼的研究工作,在00Cr12Ti不銹鋼中添加不同含量的穩(wěn)定化元素Nb,用真空電弧爐進行熔煉。采用金相顯微鏡、掃描電鏡、電子探針、X射線衍射儀和萬能拉伸試驗機等

2、試驗設備研究了不銹鋼鑄態(tài)、不同溫度退火和保溫時間不同時的組織演變和力學性能的變化,并對鑄態(tài)和退火態(tài)的不銹鋼的耐晶間腐蝕性能進行了研究。得出以下結論:
　　 1.00Cr12Ti不銹鋼中加入Nb后,隨著Nb含量的增加,不銹鋼的鑄態(tài)組織晶粒得到細化,并且基體中均有TiN、Cr23C6和(Cr,Fe)7C3析出,同時基體中還析出(Nb,Ti)(C,N)和Fe2Nb等第二相。穩(wěn)定化元素Nb和Ti對鐵素體不銹鋼的力學性能影響很大,對于不含

3、Nb的試樣,凝固組織中析出較多的TiN且尺寸較大,該顆粒使得不銹鋼的硬度增大,而隨著Nb含量的增加,不銹鋼鑄態(tài)組織的硬度和屈服強度均呈逐漸減小的趨勢。
　　 2.對于退火態(tài)的不銹鋼而言,當退火溫度為920℃,保溫時間為3min時再結晶比較充分,隨退火溫度的升高和保溫時間的延長晶粒均逐漸呈粗大化。隨退火溫度的升高和保溫時間的延長,不銹鋼的硬度和屈服強度先是有較大幅度的降低,隨著溫度的進一步升高和保溫時間的進一步延長,對于含碳量為0

4、.01％的不銹鋼而言,硬度和屈服強度值仍繼續(xù)降低,而對于含碳量為0.02％的不銹鋼而言,硬度和屈服強度值趨于穩(wěn)定。另外,含Nb量為0.3％的不銹鋼的硬度和屈服強度均低于含Nb量為0.5％的不銹鋼,這主要是由于含Nb析出相的析出強化作用的影響。
　　 3.隨著Nb的加入,不銹鋼衍射峰的位置整體右移。未加入Nb時基體中有Cr7C3析出,而加入Nb后該析出相的析出得到了抑制,同時基體中還有含Nb的第二相FesNb3C、Fe2Nb和(N

5、b,Ti)(C,N)等析出。EPMA分析表明,隨著溫度的升高,固溶Nb的含量呈降低趨勢,含Nb析出相逐漸增多,而固溶Ti的含量在950℃以下變化不大,當溫度高于950℃時逐漸升高,部分含Ti析出相逐漸溶解。SEM分析表明基體中析出形狀較規(guī)則的TiN顆粒,且其尺寸隨著Nb的加入而減小;另外,分析表明Fe2Nb主要以連續(xù)或者非連續(xù)的短棒狀形態(tài)析出,平均尺寸約為3μm,而(Nb,Ti)(C,N)則主要以球狀顆粒形態(tài)析出,平均尺寸在1μ m左右

6、。
　　 4.對于不銹鋼的鑄態(tài)組織而言,不含Nb的試樣的腐蝕速率和腐蝕深度均遠遠大于含Nb的試樣,通過金相觀察和EPR檢測均發(fā)現三種成分不同的不銹鋼發(fā)生了嚴重的晶間腐蝕。而對于退火態(tài)的不銹鋼,通過硫酸-硫酸銅-銅屑晶界腐蝕試驗方法和EPR法測試得出,未添加Nb的試樣敏化前后均發(fā)生了嚴重的晶間腐蝕,添加Nb的試樣則敏化后仍未發(fā)現腐蝕裂紋,說明Nb的加入有效改善了退火態(tài)不銹鋼的耐晶間腐蝕性能。從極化曲線可以看出,對于鑄態(tài)試樣,敏化態(tài)