析出沉淀對0Cr16Ni16鋼的組織和力學性能的影響研究.pdf

1、燃氣輪機機組用螺栓材料0Cr16Ni16鋼是一種性能特殊的奧氏體不銹鋼，該材料能夠在600℃下長期使用，并具備良好的室溫力學性能，以及優(yōu)良的抗蠕變性能。本論文以0Cr16Ni16鋼為對象，通過試驗研究了形變后不同析出沉淀工藝對該材料力學性能和組織的影響，提出了0Cr16Ni16鋼最佳強化工藝并作出了理論分析。
　　 研究發(fā)現，采用1100℃大變形量鍛造后對0Cr16Ni16鋼進行1050℃固溶處理，材料的室溫力學性能提高不大，高

2、溫力學性能有一定提高。其原因是形變過程破壞了原有基體結構，再結晶晶粒尺寸變小，使得單位體積晶界面積增大，高溫下晶界間的滑移難以進行，提高了材料的高溫力學性能。室溫力學性能沒有提升，是因為晶界面積增大，析出物數量變化不大，降低了晶界析出物的密度，弱化了析出物對位錯的釘扎作用；同時由于高溫固溶使得形變中析出的第二相顆粒重新溶解于奧氏體基體中也削弱了第二相析出強化的效果。
　　 0Cr16Ni16鋼850℃形變后在500～700℃下析

3、出沉淀2小時處理后，發(fā)現隨著析出沉淀溫度的升高，材料的力學性能反而降低。分析其原因主要是因為溫度的上升使得析出的第二相顆粒長大，弱化了碳化物對位錯的釘扎作用，同時形變過程中的畸變能隨著溫度的升高得以釋放給位錯加速了位錯擺脫碳化物的釘扎作用，從而將加工硬化效果降到最低。
　　 0Cr16Ni16鋼850℃形變后采用700℃保溫1～20小時的析出沉淀試驗表明，材料力學性能隨著析出沉淀保溫時間的延長先提高后降低。析出沉淀前期材料中的第

4、二相碳化物數量增多，大小變化不多，材料中第二相碳化物體積分數變大，而析出沉淀后期材料中第二相碳化物逐漸聚集長大，顆粒尺寸變大，體積分數基本不變。根據Orowan強化機制分析，材料第二相強化效果正比于第二相在基體中的體積分數反比于第二相的顆粒尺寸。
　　 綜合比較各種試驗方案，本文認為，對于0Cr16Ni16鋼，強化工藝為：850℃始鍛、700℃終鍛，30％～40％變形量，空冷，550℃～650℃保溫9～10小時析出沉淀。采用該工