309S不銹鋼

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鋁含量對2520不銹鋼管抗拉屈服強度及延伸率的影響有哪些

來源:至德鋼業 日期:2020-03-17 16:50:28 人氣:129

  浙江至德鋼業有限公司經研究返現隨著鋁含量的增大,2520不銹鋼管材料中鐵素體含量增多,屈服強度逐漸增大。延伸率受鐵素體的影響逐漸降低。在鋁含量為1.5%的2520不銹鋼管中,只有少量的鐵素體,其性能由奧氏體主導,奧氏體的晶粒細小,其強度和塑形都比較好。當鋁含量為2%時,鐵素體增多,在變形時鐵素體和奧氏體的晶界上容易產生裂紋,強度有所降低。含鋁3%的2520不銹鋼管中,鐵素體含量為50%左右,奧氏體和鐵素體共同作用。奧氏體相的存在降低了鐵素體的脆性,阻礙晶粒的長大,提高了韌性。鐵素體相提高了合金的室溫強度,冷加工硬化傾向降低,線脹系數低。軋制以后,晶粒更加細小,共同作用提高了合金的強度,和固溶態相比其延伸率有很大的改善。


  耐熱鋼的抗氧化性有兩方面的影響因素,一是表面氧化膜的完整性,二是氧化膜對基體的粘附性。關于氧化膜的粘附性和氧化膜的內應力以及氧化膜與合金基體的結合強度決定。金屬高溫氧化過程中表面氧化膜是否具有保護性,首先取決于膜的完整性。金屬表面形成完整性氧化膜的必要條件是,氧化時生成的金屬氧化膜的體積(VOX)比生成這些氧化膜的金屬所消耗的金屬的體積(VM)要大,VOX/VM>1,此值稱P-B比,用r表示,只有當r>1氧化膜才是完整的,才能保護內部金屬。但是當r過大時,氧化膜的內應力大,使氧化膜容易破裂脫落失去保護作用或保護作用較差。保護性較好的氧化膜的P-B比是r稍大于1。Al2O3和Cr2O3氧化膜的P-B比分別為1.28和1.99,根據上面的分析可知,Al2O3氧化膜在保證完整下的前提下更不容易破裂脫落。高溫下Al氧化所需的自由能比Cr低,當Al與Cr共存時,Al2O3優先生成,并且,Al2O3比Cr2O3具有更高的熱力學穩定性。因此Al2O3膜的保護性優于Cr2O3膜,同時,加鋁后表面氧化膜致密性好,提高了310S耐熱鋼的高溫抗氧化性。


    加入鋁元素以后,Al2O3膜的保護性優于Cr2O3膜,合金表面由致密的復合氧化膜構成,比不加鋁的合金抗氧化性能要提高很多。在900℃時,2520不銹鋼管中的合金元素氧化速率比較慢,不同鋁含量的合金在該溫度下高溫氧化性能都很好,三種不同鋁含量的膜都是比較均勻致密的,孔洞也比較少,顯著提高了在該溫度下的抗氧化性能。合金通過軋制以后,晶粒發生了細化,使得形成氧化膜的顆粒細小致密。固溶態的合金沒有機械變形,晶粒本身相對比較粗大,而且由于鐵素體的含量比軋制態的合金高,鐵素體的晶粒大。使得固溶態的合金抗氧化性能沒有軋制態的性能好。


    當溫度達到1000℃時,氧化表面與900℃的氧化表面相比,相同鋁含量的2520不銹鋼氧化層表面致密性差別很大,構成氧化層的顆粒物顆粒尺寸變大、并且疏松,氧化孔洞的數量增多,1000℃時的抗氧化性能沒有900℃好。在1000℃時,Cr2O3的氧化物開始揮發,使得氧化皮和基體之間的氣體壓力增大。在有些氧化膜比較薄的地方,由于氣體壓力會使得氧化層遭到破壞,產生孔洞,進一步使抗氧化性能降低。合金的抗氧化性能都降低。在高溫下,合金元素的氧化蒸發速率增加。含鋁1.5%的軋制態合金,鐵素體含量低于5%成分基本沒有發生偏析。加上軋制以后,晶粒細化,在高溫時形成致密的氧化物復合膜,隨著氧化的進行,母體中的Cr元素和Al元素能夠源源不斷的補充。鋁2%的軋制態合金,抗氧化性能最好,相對含鋁1.5%的合金鐵素體的含量增加。鐵素體的晶格點陣密排度較低,因此合金元素在鐵素體中的擴散速度比奧氏體中大的多。鉻元素在鐵素體中的擴散速度是奧氏體中的100倍。在氧化過程中,合金元素的蒸發通過母材補充。鐵素體的含量高使得鉻、鋁元素向表層擴散的速度快。元素消耗母體能夠快速的補充,所以含鋁2%的合金抗氧化性能最好。當鋁含量增加到3wt%時,鐵素體的含量迅速增大到了50%,該合金的兩相之間化學成分存在很大的差異,鐵素體中富含鉻、鋁元素,而奧氏體中又貧鉻。從而引起氧化皮的不同區域元素發生偏析,在奧氏體區,高溫氧化的比較嚴重。最終使得合金在含鋁3%時,氧化的最嚴重。



 1、隨著鋁含量的增加,310S耐熱鋼的強度是逐漸增大的,硬度也隨鋁含量的增加而增大,和固溶態相比,軋制態的硬度普遍降低20HV左右。含鋁3wt%的固溶態合金,抗拉強度259MPa,基本上是發生了脆斷,經過軋制以后,鋁含量3wt%的合金,抗拉強度為759MPa,強度迅速增大。


 2、隨著鋁含量的增加,2520耐熱鋼的塑性是逐漸降低的,當鋁含量增加到3%時,延伸率是14.23%,而該鋁含量下,固溶態合金的延伸率只有3.3%。


 3、當2520不銹鋼管中的鋁含量從1.5%、2%、3%時,在900℃,軋制態310S耐熱鋼的抗氧化性能基本不變,但是抗氧化性能普遍高于固溶態的合金;在1000℃,310S耐熱鋼的抗氧化性能先增強后降低,在含2%鋁的時候,抗氧化性能最好。


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