熱處理對不同氮含量316L不銹鋼組織及力學性能的影響
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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316L不銹鋼為00Cr17Ni14Mo2超低碳鋼，比0Cr17Ni14Mo2韌性和耐酸性好，具有好的耐晶間腐蝕性，有良好的綜合性能和工藝性能，是目前應用較為廣泛的奧氏體不銹鋼。但此鋼在450～850℃停留在氯化物中易引起晶間腐蝕，所以應進行固溶處理以保證其耐腐蝕性能。加入氮會提高316L奧氏體不銹鋼中奧氏體相穩定度，減少其在高溫下σ鐵素體的形成；經過固溶強化來提高強度，但會使層錯能降低，產生α馬氏體，降低韌性。為此，科研人員將不同氮含量316L不銹鋼在不同固溶溫度下進行實驗研究，通過分析其在不同固溶溫度下的組織、力學性能及沖擊斷口，探究固溶溫度的變化所產生的影響，為改善316L的應用和生產提供有力的依據。
實驗用鋼為真空感應熔煉，其主要化學成分見表1。試樣經鍛造及熱軋被制成寬110mm、厚12mm的板材。
表1 不同氮含量316L不銹鋼的化學成分（質量分數%）
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C
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Si
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Mn
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Cr
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Ni
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Mo
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N
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Fe
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316L
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0.0094
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0.49
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0.96
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17.09
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14.04
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2.53
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未加
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余量
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316LN
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0.01
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0.49
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0.87
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17.09
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14.04
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2.56
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0.14
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余量
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在兩種化學成分的316L不銹鋼熱軋板材上取樣，設固溶溫度分別為950、1000、1050、1100和1150℃，保溫40min后水冷。金相腐蝕為1gKMnO4＋98mLH2O＋10mLH2SO4混合溶液，采用50℃水浴鍋加熱腐蝕，時間90min。析出物觀察腐蝕選用5gCuCl2＋25mLCH3CH2OH＋30mLHCl配比的混合溶液。在金相顯微鏡上進行晶粒度觀察，并通過配套的SiscIAS8.0金相分析軟件對晶粒尺寸評級，采用S-4300冷場發射掃描電鏡對斷口及析出物進行觀察和分析。結果表明：
（1）316L不銹鋼晶粒尺寸受固溶溫度的影響，固溶溫度過高加速晶粒長大，晶粒尺寸隨固溶溫度升高而逐漸增加，而晶粒過大會導致其加工及使用性能變差，可以通過氮的加入來控制316L固溶處理晶粒度的增長。
（2）隨固溶溫度升高，316L不銹鋼抗拉強度和屈服強度都減小，不同氮含量的316L不銹鋼在不同固溶溫度處理后均具有優良的塑性變形能力。
（3）不同氮含量的3316L不銹鋼在固溶處理后沖擊斷口均為塑性韌窩狀形貌，韌窩存在塊狀夾雜物或第二相粒子并且底部有明顯的漣波滑移痕跡，316L沖擊試樣斷口呈韌窩狀，而316LN的沖擊斷口則大部分為沿晶斷口，層部為韌窩狀斷口，說明此鋼具有良好的抗沖擊性能。