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鋁含量對高鋁310S不銹鋼力學性能的影響有哪些

來源:至德鋼業 日期:2020-03-12 17:28:52 人氣:119

   浙江至德鋼業有限公司技術人員經過研究實驗,發現310S不銹鋼不同鋁含量在1200℃,變形量50%時的熱軋板材的維氏硬度和不同鋁含量鑄造固溶態的維氏硬度。從圖中看出軋制態和固溶態的板材隨著鋁含量的增加維氏硬度都是逐漸增大的,同一鋁含量軋制成板材硬度比固溶態普遍降低了20HV左右。軋制態的板材,鋁含量從1.5%增加到2%時,硬度值只提高了9%;當鋁含量從2%增加到3%時,硬度值提高了33%??偟膩碚f隨著鋁含量增加,維氏硬度總體是逐漸增大,鋁元素加入能夠增大合金的硬度,軋制態和鑄造固溶態相比硬度有所降低,軋制過程能夠降低合金的硬度。



    圖為310S奧氏體耐熱鋼不同鋁含量在1200℃,變形量50%時的熱軋板材和鑄造固溶態試件的室溫拉伸的工程應力-應變曲線,從圖中看出除了固溶態含鋁3%的合金發生了脆斷,其他幾種不同鋁含量的合金都發生了較大的塑性變形。鋁含量為1.5%的軋制態合金和固溶態相比強度不變,塑性略微減??;鋁含量為3%的合金軋制態比固溶態的強度和塑性都迅速的增大;鋁含量為2%的合金,軋制態與固溶態相比,強度有所下降,塑性增大。310S不銹鋼不同鋁含量的合金屈服強度如圖。屈服強度、抗拉強度、延伸率的統計如下表所示。從圖可以看出,隨著鋁含量的增加,軋制態板材的屈服強度是逐漸增大的。鋁含量從1.5%增加到2%,軋制態合金的屈服強度從350MPa增加到362MPa,變化不大。含鋁1.5%的合金,軋制態和固溶態的屈服強度是基本相等,鋁含量為2%時,固溶態的屈服強度比軋制態的增幅大,固溶態的屈服強度比軋制態的高30%。但是當鋁含量從2%增加到3%時,屈服強度隨著鋁含量的增加而顯著增大到了570MPa,提高了57.5%,而固溶態的屈服強度是259MPa,軋制態的屈服強度是固溶態的2.2倍。



    310S不銹鋼抗拉強度如圖所示,隨著鋁含量的增加,軋制態板材的抗拉強度是先有所降低后又大幅度的增加。鋁含量從1.5%增加到2%時,軋制態合金的抗拉強度從598MPa降低到540MPa,降低了9.7%。當鋁含量從2%增加到3%時,抗拉強度增加到759MPa,提高了40.6%。和固溶態相比,基本規律和屈服強度相同,含1.5%鋁的固溶態和軋制態的抗拉強度相近,當鋁含量增加到2%,固溶態的抗拉強度顯著增大,而軋制態的有所降低,軋制態相對于固溶態降低了27.5%。鋁含量是3%時,固溶態的抗拉強度迅速降低,而軋制態的迅速增大,軋制態的抗拉強度比固溶態增加了190%。圖為310S奧氏體耐熱鋼不同鋁含量在1200℃,變形量50%時的軋制態和不同鋁含量的鑄造固溶態合金的室溫拉伸的延伸率。從上圖中我們可以看出,固溶態和軋制態的310S耐熱鋼的延伸率隨著鋁元素含量的增加而減小。加1.5%鋁時,延伸率為34.89%,當鋁含量增加到3%時,延伸率降到了14.23%,降低了59.2%。當1.5%鋁時,固溶態和軋制態的延伸率基本不變;當鋁含量為2%,軋制態的延伸率比固溶態增加了43%;鋁含量3%時,固溶態的延伸率只有3.3%,而軋制態的是14.2%,是固溶態的4.3倍。以上分析可知,加入鋁元素以后使得耐熱鋼的延伸率顯著下降,但是軋制態比固溶態的延伸率顯著增大。



    不同鋁元素含量的310S不銹鋼拉伸試樣的拉伸斷口形貌如圖所示,每種成分合金斷口分別取放大200倍和局部放大形貌至500倍的掃描圖片。圖是310S不銹鋼相同軋制參數下含1.5%鋁的拉伸端口形貌,從圖上可看出,斷面上有大小不均勻的韌窩,并且大韌窩的都有比較深的孔洞。大韌窩為卵形韌窩,里面可以看到許多撕裂狀的層片狀結構??梢钥吹巾g窩里面有脆性夾雜物斷裂面,或者是基體與夾雜物脫開而形成的孔洞。小的韌窩比較淺,而且密集分布,加1.5%鋁的合金為韌性斷裂。圖是310S不銹鋼相同軋制參數下含2%鋁的拉伸端口形貌,從圖上可看出,可以看到韌窩的數量和密度增大了,有很多的等軸韌窩。小型的韌窩里面可以看到許多夾雜物的脆斷面。在好多韌窩的周圍有一些“舌苔狀”花樣。綜上可看出此時斷裂方式是韌性斷裂。圖是310S不銹鋼相同軋制參數下含3%鋁的拉伸端口形貌,從圖上可看出,韌窩的數量顯著減少,存在小韌窩和拋物線狀的大韌窩,韌窩的內部有較大的斷裂顆粒。斷口上出現了大量的撕裂棱,可以看到一些解理面,解理臺階。由此得出該合金的斷裂方式是韌性斷裂與沿晶解理的脆性斷裂相結合。



本文標簽:310S不銹鋼 

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