微合金化超低碳馬氏體不銹鋼13Cr5Ni2Mo的組織和性能研究.pdf

1、超低碳馬氏體不銹鋼具有較好的力學(xué)性能，優(yōu)良的抗水、氣腐蝕性以及可焊性，近年來在核電工程構(gòu)件、大型水輪機葉片、高壓給水泵、石油鉆井管道等能源領(lǐng)域的關(guān)鍵部件中得到廣泛應(yīng)用。本文針對超低碳馬氏體不銹鋼強度相對偏低和易出現(xiàn)δ-鐵素體的問題，提出Nb-V-N復(fù)合微合金化的技術(shù)路線，以13Cr5Ni2Mo超低碳馬氏體不銹鋼為基礎(chǔ)設(shè)計3種不同成分的微合金化鋼，通過觀察實驗鋼正火及正火+回火處理后的顯微組織、測試其力學(xué)和電化學(xué)性能，分析討論單純N合金化

2、與Nb-V-N微合金化對組織轉(zhuǎn)變、常規(guī)力學(xué)和點蝕性能的影響規(guī)律，各種成分實驗鋼的組織一性能對應(yīng)關(guān)系，回火溫度與時間對組織和性能演變的作用。研究結(jié)果表明:
　　1.三種實驗鋼在正火組織均為板條馬氏體、殘余奧氏體和少量氮化物。在550℃～700℃的溫度范圍內(nèi)回火發(fā)生板條馬氏體回復(fù)，逆變奧氏體形成和碳氮化物析出。當(dāng)回火溫度較低時，薄膜狀逆變奧氏體優(yōu)先在馬氏體板條間或原奧氏體晶界形成。隨著回火溫度的升高，逆變奧氏體先是由薄膜狀分解并粗化為

3、粒狀，之后粒狀逆變奧氏體繼續(xù)長大并與相鄰顆粒溶合成片層狀，其體積分?jǐn)?shù)逐漸增加并在650℃達(dá)到極大值。待溫度高于650℃，部分逆變奧氏體在回火冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)槎务R氏體。
　　2.在整個回火溫度范圍內(nèi)，三種實驗鋼的屈服強度先慢后快地降低，變化幅度達(dá)250～300MPa;抗拉強度先快后慢降低到某一極值后升高，變化范圍約150～200MPa;延伸率先降低后升高再降低，變化幅度在3％左右;沖擊吸收功在550℃回火時出現(xiàn)異常脆性，降低50J

4、以上，隨后逐漸升高，650℃沖擊功值最大，變化幅度小于20J。復(fù)合微合金化實驗鋼整體強度高于13Cr5Ni2Mo-0.04N，但沖擊吸收功遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于后者，且Nb量越多，其值下降越多。由此可見，在高氮的基礎(chǔ)上進行Nb、V復(fù)合微合金化，金屬材料的強度提高往往是以犧牲韌塑性為代價的。
　　3.正火態(tài)的三種實驗鋼點蝕電位最高，550℃回火后點蝕電位毫無例外地降低了約50mV;當(dāng)回火溫度升高到575℃，點蝕電位明顯地提高了近40mV;此后在5

5、75℃～700℃回火溫度范圍內(nèi)，盡管實驗鋼的點蝕電位在不同溫度降低程度有所不同，但都是隨著溫度升高而單調(diào)降低。
　　4.分析13Cr5Ni2Mo-0.03Nb0.12V0.05N鋼在一定回火溫度不同保溫時間的組織和力學(xué)性能以及相同保溫時間不同回火溫度元素配比情況可以證明逆變奧氏體形成機制是與回火溫度和時間有關(guān)的擴散過程。在600℃回火，逆變奧氏體體積分?jǐn)?shù)的飽和值約5％，其形核、長大到飽和值的時間為4.0h;由于逆變奧氏體形成量較低