309S不銹鋼

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鋁含量的增加對310S耐熱鋼強度及耐蝕性能的影響有哪些

來源:至德鋼業 日期:2020-03-15 20:48:05 人氣:131

 浙江至德鋼業有限公司技術人員發現不同鋁含量的310S耐熱鋼經過軋制以后再進行1150℃+30分鐘的固溶處理的板材,灰色相為鐵素體相,白色是奧氏體相。如圖所示,鋁含量為1.5%的軋制態合金,基體中有少量的鐵素體和大比例的奧氏體構成,鐵素體的含量大約為2.5%,鐵素體的分布形態是鏈條狀的。和相同鋁含量固溶態相比,鐵素體的含量明顯降低,形狀由島狀變成鏈條狀。含鋁2%時,鐵素體含量約為6.8%,鐵素體的數量增加,呈島狀分布在奧氏體基體中。與固溶態的相比,鐵素體含量降低,形狀由網狀分布變成島狀和棒狀。當鋁含量增大到3%時候,鐵素體的含量迅速增加,形狀和分布特點都與之前兩種含量的合金有一定的差異,鐵素體分布在奧氏體晶界上,鐵素體和奧氏體所占的比例各一半。相對于固溶態,軋制態的合金鐵素體的含量減少,鐵素體分布在奧氏體晶界上。


  可以看出隨著鋁含量的增加,合金基體由最初的單相γ轉變為γ+δ鐵素體,并且δ鐵素體形貌隨鋁含量的改變而變化。耐熱鋼的基體由奧氏體單相變成了奧氏體+鐵素體組織。鋁促進形成的是鐵素體相,其在鉻當量的計算公式中的系數是2.5,縮小奧氏體區。并且砂型鑄造時冷卻速度緩慢,進一步增加了鐵素體的含量。并且隨著鋁含量的變化,鐵素體相的形狀也發生了變化。加入鋁元素的含量不一樣,鋼材的拉伸性能和抗氧化性能都隨鋁含量的增加發生了變化。


   金屬材料的強化機理有固溶強化、位錯強化、細晶強化以及第二相彌散強化,一般情況下四種強化機制都存在。固溶強化機理使固溶在基體中的原子使得晶格發生畸變,這樣會使得鋼的基體中產生晶格畸變應力場。晶格畸變增大了位錯運動的阻力,使滑移難以進行,從而使合金固溶體的強度與硬度增加。位錯強化的機理是由于外界作用力,使得組織中的位錯的密度增大,這樣就會發生錯位交割、纏結,阻礙了位錯的運動。細晶強化機理為:根據公式,組織中的晶粒越細小,相對的晶界、亞晶界就會越多,就會阻礙位錯的運動,產生位錯塞積,細晶粒受到外力發生塑性變形可分散在更多的晶粒內進行,塑性變形較均勻,應力集中較??;此外,晶粒越細,晶界面積越大,晶界越曲折,越不利于裂紋的擴展。細晶強化不但能提高材料的強度,還可以提高塑性以及韌性。


   鐵素體是體心立方晶格,奧氏體是面心立方晶格,面心立方晶格比體心立方晶格具有較大的致密度。隨著鋁含量的增加,軋制態合金的維氏硬度增大。鋁在高鋁310S不銹鋼中固溶時是以置換固溶體的形式存在的,由于原子半徑與溶劑原子半徑不同,在鋁原子周圍形成晶格畸變應力場。鋁元素的加入形成了鐵素體相,并且含量逐漸增多。加入的鋁元素越多,晶格畸變越嚴重,硬度就越大。軋制態合金隨著鋁含量的增加,鐵素體的含量逐漸增多。由于鐵素體相能夠提高室溫強度,降低冷加工硬化傾向,線脹系數低,能夠提高合金的屈服強度。奧氏體相具有優良的韌性和塑性。在外界力的作用下,鐵素體和奧氏體的變形能力不一樣,奧氏體容易在力的作用下發生變形,那么變形過程中裂紋容易在鐵素體和奧氏體的晶界處產生,所以在相同的軋制溫度下,鋁含量較高的合金表現出較高的強度和較差的塑性變形能力。



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