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影響和奧氏體穩定性的合金元素有哪些
發布者:不銹鋼管廠(www.468501.buzz) 發布時間:2020/5/14 閱讀:765

 低溫鋼最重要的技術要求是要有良好的低溫缺口韌性。在各種合金元素中,鎳是低溫鋼里最重要的合金元素。鎳不和碳形成碳化物,但鎳與鐵能形成置換固溶體。隨著鎳含量的提高,冷卻時Ms點降低,奧氏體的穩定性增大,當鎳含量足夠高時,甚至在-196℃的液氮溫度下也不發生馬氏體轉變,從而得到全部是奧氏體組織,因此鎳是形成和穩定奧氏體的元素。鎳元素加入鋼中后,它與基體形成置換固溶體,鐵素體的韌性顯著提高,從而低溫鋼的低溫韌性也隨之提高。同時隨著鎳含量在鋼中的增加,韌脆轉變溫度降低,提高低溫韌性,因此鎳是提高鋼的低溫韌性、降低韌脆轉變溫度最有效的元素。需要添加多少含量的鎳元素要取決于實際的使用溫度,鎳含量不夠,低溫韌性達不到標準,鎳含量過高,成本太高,同時如果鎳含量太高也會損害焊接等工藝性能。

 

 碳元素在鋼鐵中起到強化的作用,但是對韌性來說確是有害元素,碳元素太高的話,會容易形成碳化物夾雜,不利于低溫鋼基體的純凈,所以在強度足夠的情況下,應使碳元素含量盡量低,這樣鋼的低溫韌性會提高,韌脆轉變溫度也會下降,同時改善焊接性能,所以低溫鋼通常都是低碳鋼。

 

 錳在低溫鋼中的適量存在對韌性有益,它能降低韌脆性轉變溫度。通過提高低溫鋼中的錳和碳的比例,鋼的韌性可以顯著提高。錳還是奧氏體穩定元素,在等溫過程中的可以向奧氏體擴散提高奧氏體的穩定性。此外,用適量的錳代替部分鎳,還可降低成本,提高經濟性。

 

 除了在低溫鋼中的主要元素外,還加入適量的鋁、鈮、釩等元素,能有效細化鋼的晶粒,如果在控制軋制和控制冷卻的條件下,在這些微合金元素的作用下鋼的低溫韌性可大幅度改善。

 

 對于鎳系低溫鋼,在冶煉過程中最重要的是控制硫、磷、氮和氧等雜質元素的含量,是提高低溫鋼低溫韌性的重要手段。也有研究表明,加入適量的銅元素可以提高強塑積。

 

 銅富集在奧氏體中使得更多的奧氏體保留下來,并且由于銅的析出物的強化作用,強度提高又不降低韌性。加入其他一些元素(比如鉬、鈦、鉻和鎢)也有相同的強化作用。

 

 利用殘余奧氏體的TRIP效應提高中錳鋼的強塑積,需要考慮奧氏體的穩定性來獲得更多的奧氏體含量,在9鎳鋼中同樣需要關注奧氏體的穩定性,希望得到在液氮溫度下更多的奧氏體含量。影響奧氏體穩定性的因素一般有以下幾個:化學成分、尺寸、與位錯有關的機械穩定性。合金元素含量越高,尺寸為薄片狀、分布彌散,奧氏體的穩定性更高。在中錳鋼中,碳和錳元素對于奧氏體穩定性的研究比較充分。在9N鎳鋼中,已有的研究都是關注碳元素在熱處理過程中怎么樣影響奧氏體的穩定性,但是鎳元素和少量的錳元素在熱處理過程中也會向奧氏體中擴散,影響奧氏體的穩定性,這部分內容還沒看到相關的研究結果發布,有必要對其開展研究。有相關文獻研究了QT和QLT兩種熱處理對于殘余奧氏體穩定性的影響,并且研究了殘余奧氏體的機械穩定性。結果顯示,QLT處理形成的組織更加細小,奧氏體有以薄片狀形式和塊狀存在,而在QT中只有塊狀形式的奧氏體存在,QLT對于奧氏體穩定性的作用是更加明顯的。同時拉應力相比于壓應力更能促使奧氏體向馬氏體轉變,這個可以簡單理解為奧氏體向馬氏體轉變是一個體積膨脹的過程。

 
 

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