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一种新型耐海水腐蚀不锈钢的性能研究

作　者: 魏代钢
导　师: 寇生中
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 超级奥氏体不锈钢 正交试验 成分优化 热处理
分类号: TG142.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


奥氏体不锈钢具有良好的耐点蚀和缝隙腐蚀性能,在与氯离子接触的环境中有着广泛的应用。随着海洋工程的发展,材料的工作环境越发恶劣,腐蚀危害也日趋严重,所以对材料在海水中的耐腐蚀性能和强度提出了更高的要求。因此,研究一种新型耐腐蚀性优异、力学性能较高的奥氏体不锈钢势在必行。本文采用正交试验法研究了合金成分含量(Mn、Cu、Si、V)及热处理条件对试验钢的耐点腐蚀性能的影响。通过优化设计和验证实验确定了一组耐腐蚀性能最佳的成分组合和热处理参数。采用X射线衍射仪(XRD)、电子扫描电镜(SEM)对试验钢的微观组织及形貌进行了细致研究,并分析了合金元素的添加对新型不锈钢性能的影响。开发出的新型耐海水腐蚀不锈钢成分(wt%)为：20%Cr、18%Ni、6%Mo、0.2%Mn、0.8%V、0.1%Si。其在6%FeCl3溶液中的点腐蚀速率R为0.008mm/a,缝隙腐蚀速率R为0.085 mm/a。成分和热处理因素对试验钢的耐点腐蚀性能影响显著性顺序为：Mn的质量分数>Cu的质量分数>Si的质量分数>V的质量分数；固溶温度>时效温度>固溶时间。另外,我们还研究了试验钢的力学性能随Mn、Cu含量的变化关系。实验结果表明：Mn、Cu两种元素的含量变化对试验钢中二次相的种类、多少、形态以及晶粒大小的影响效果显著；适当的二次相含量能显著提高试验钢的力学性能,但是过量的二次相会在晶间形成连续状结构,从而导致力学性能大幅度下降；当试验钢中含有0.2%Mn、0.3%Cu时,其力学性能最佳。综合耐腐蚀性能和力学性能结果,试验钢最佳的热处理工艺为：固溶处理1100℃保温2小时后油淬,时效处理为520℃保温4小时后空冷。经热处理后,试验钢最佳力学性能为：抗拉强度σb=642Mpa,延伸率δ=27.1%,硬度93.3HRB。

全文目录


摘要  7-8
ABSTRACT  8-10
第1章 绪论  10-20
  1.1 不锈钢简介及发展历史  10-15
    1.1.1 不锈钢简介  10-14
    1.1.2 不锈钢材料的发展趋势  14-15
  1.2 耐海水腐蚀不锈钢国内外研究现状  15-18
    1.2.1 耐海水腐蚀高纯度奥氏体不锈钢的现状  16-17
    1.2.2 其它耐海水腐蚀不锈钢  17-18
  1.3 课题研究内容和意义  18-20
第2章 实验设备及实验方法  20-27
  2.1 合金元素选择  20-23
  2.2 实验设备及试样制备  23-24
    2.2.1 实验仪器设备  23-24
    2.2.2 试样制备  24
  2.3 实验方法  24-27
    2.3.1 点腐蚀性能测试  24-25
    2.3.2 力学性能测试  25
    2.3.3 微观组织、结构分析  25-27
第3章 点腐蚀性能的正交试验研究  27-35
  3.1 实验材料与方法  27-29
    3.1.1 原材料选择  27-28
    3.1.2 热处理制度确定  28
    3.1.3 试样熔炼  28
    3.1.4 实验方法  28-29
  3.2 正交试验设计  29-30
  3.3 试验结果与分析  30-34
    3.3.1 腐蚀速率测试结果  30
    3.3.2 试验结果分析  30-33
    3.3.3 验证实验  33-34
  3.4 本章结论  34-35
第4章 合金元素对试验钢组织与性能的影响  35-45
  4.1 实验方法  35-37
    4.1.1 实验过程  35-36
    4.1.2 力学性能测试  36
    4.1.3 微观组织、结构分析  36-37
  4.2 结果与分析  37-44
    4.2.1 Mn的影响  37-40
    4.2.2 Cu的影响  40-44
  4.3 本章小结  44-45
第5章 热处理对试验钢组织与性能的影响  45-55
  5.1 实验方法  45-46
    5.1.1 实验过程  45
    5.1.2 力学性能测试  45
    5.1.3 微观组织、结构分析  45-46
  5.2 试验钢热处理工艺参数的确定  46-47
    5.2.1 固溶处理  46-47
    5.2.2 时效处理  47
  5.3 结果与分析  47-54
    5.3.1 固溶温度的影响  47-49
    5.3.2 固溶时间的影响  49-51
    5.3.3 时效时间的影响  51-54
  5.4 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-59
致谢  59-60
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  60

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 钢 > 特种性能钢 > 不锈钢、耐酸钢
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