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新型奥氏体不锈钢磨损、腐蚀性能研究

作　者: 李长胜
导　师: 戴起勋
学　校: 江苏大学
专　业: 材料学
关键词: 高氮奥氏体不锈钢拉伸磨粒磨损点腐蚀
分类号: TG142.25
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 2次
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内容摘要

本文以24Mn-13Cr-0.44N、24Mn-18Cr-3Ni-0.62N和1Cr18Ni9Ti三种奥氏体不锈钢为研究对象，研究了24Mn-18Cr-3Ni-0.62N在室温下的拉伸性能，该新型奥氏体不锈钢拉伸时没有明显的屈服平台，力学性能为：σ_0.2=525MPa，σ_b=890MPa，δ=41％，φ=57％，n=0.421，具有很高的强度和优良的塑性，拉伸时形成的滑移带粗大、密集，若金相截面和某（111），面平行或接近平行，还可发现具有正三角形的形变组织，拉伸断口为韧性断口，块状夹杂物为裂纹发源地之一，净化材料可以进一步提高材料的抗拉强度。同时，本文重点研究了两种高氮奥氏体不锈钢的磨粒磨损性能，并与18-8型奥氏体不锈钢作了对比探讨其磨粒磨损机理。试验结果表明，在三个低载荷下，18-8型不锈钢随载荷的增加，磨损量急剧上升，而两种高氮的奥氏体不锈钢受载荷的影响比较小。此外，磨粒的形状和粒度对材料耐磨性也有重要影响，在同样载荷下，在粗砂时要比细砂时磨损量大。磨损前期主要是磨粒磨损，最明显的特征是“犁沟”，后期以粘着磨损为主。接下来以粘着和剥落机制为主，剥落区内有部分犁沟痕迹，还有少量的微裂纹。随着载荷的增加，磨粒磨损加剧了，并且粘着磨损也提前了，出现了磨粒磨损和粘着磨损明显的交互作用。在磨损过程中，18-8型奥氏体不锈钢亚表层发生了ε马氏体相变，而两种含氮的奥氏体不锈钢很少或几乎没有ε马氏体出现，但出现了大量的位错和形变孪晶。在对磨损剖面形变层的硬度进行测试时发现，普通的不锈钢由于发生了马氏体相变，硬度增加明显，而两种含氮奥氏体不锈钢几乎没有发生马氏体相变，硬度增加不是很多，即在低载荷下，加工硬化不足。一个可能的结论是：此新型奥氏体不锈钢正如高锰钢一样，在高载荷下，它的耐磨性才表现得更为突出。此外，本文还研究了三种奥氏体不锈钢的耐点腐蚀性能。结果发现，两种含氮奥氏体不锈钢的耐点腐蚀性能均比18-8型奥氏体不锈钢好。不管是室温还是高温，普通不锈钢的点蚀数目明显比两种高氮奥氏体不锈钢要多，在50℃高温下，我们在24Mn13Cr0.44N高氮奥氏体钢的点蚀形貌中发现具有正三角形的结构，这就是奥氏体（111）_γ面。表明，温度升高时，含氮奥氏体不锈钢可能会优先在奥氏体的滑移面（111）_γ面发生点蚀。我们知道，不锈钢中夹杂物是重要的点蚀源之一。由于此新型奥氏体不锈钢锰含量比较高，夹杂物较多，因此，净化材料可以进一步提高此类奥氏体不锈钢的耐点腐蚀性能。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-32
  1.1 奥氏体不锈钢的发展  11-15
    1.1.1 钛稳定化奥氏体不锈钢的发展  11-12
    1.1.2 低碳、超低碳奥氏体不锈钢的发展  12-13
    1.1.3 含氮及高氮奥氏体不锈钢的制造与应用  13-15
  1.2 氮在奥氏体不锈钢中的存在形式和作用  15-22
    1.2.1 氮的存在形式及作用  15-16
    1.2.2 氮奥氏体钢合金设计原理  16-18
    1.2.3 氮对奥氏体不锈钢力学性能的影响  18-20
    1.2.4 氮对奥氏体不锈钢腐蚀性能的影响  20-22
  1.3 不锈钢磨料磨损、点腐蚀研究现状  22-29
    1.3.1 磨料磨损机理的研究  23-24
    1.3.2 几种典型的磨料磨损模型  24-26
    1.3.3 点腐蚀的研究现状  26-29
  1.4 课题的选材及研究目的、内容  29-32
    1.4.1 本课题的选材及研究目的  30-31
    1.4.2 本课题的研究内容  31-32
第二章实验材料和实验过程  32-36
  2.1 实验材料  32
  2.2 室温拉伸实验  32-33
  2.3 拉伸形变组织的观察  33
  2.4 摩擦系数实验  33
  2.5 磨粒磨损实验  33-34
  2.6 硬度实验  34
  2.7 磨损表面的亚表层组织实验  34-35
  2.8 腐蚀实验  35-36
第三章室温拉伸实验  36-45
  3.1 试验结果与分析  36-41
    3.1.1 拉伸性能  36-38
    3.1.2 拉伸形变组织  38-39
    3.1.3 断口形貌观察  39-41
  3.2 讨论  41-44
    3.2.1 氮的强化机理  41-43
    3.2.2 形变组织的位错  43-44
  3.3 本章小结  44-45
第四章湿砂磨损实验  45-65
  4.1 磨损量的测试与评价  45
  4.2 实验结果与分析  45-59
    4.2.1 摩擦系数  45-46
    4.2.2 磨损量  46-47
    4.2.3 磨损数据的分析  47-51
    4.2.4 磨损表面的形貌分析  51-53
    4.2.5 磨损表面的亚表层组织  53-59
  4.3 讨论  59-63
    4.3.1 形变强化  59-62
    4.3.2 ε马氏体相变  62
    4.3.3 磨损机理的探讨  62-63
  4.4 本章小结  63-65
第五章腐蚀实验  65-71
  5.1 腐蚀实验结果与分析  65-70
    5.1.1 材料的腐蚀率  65-66
    5.1.2 试样的腐蚀表面形貌  66-70
  5.2 本章小结  70-71
第六章结论及后续工作建议  71-73
  6.1 结论  71-72
  6.2 后续工作建议  72-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
攻读硕士期间发表论文  78

新型奥氏体不锈钢磨损、腐蚀性能研究

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