等温处理和热轧制参数对纳米晶/微米晶复合不锈钢力学性能的影响

【摘要】随着工业技术和社会需求的不断发展,传统不锈钢已经无法满足实际需求,于是纳米晶不锈钢应运而生,但是人们发现纳米晶材料具有高强度低塑性的典型特征。而纳米晶/微米晶复合材料能够克服这个缺点,材料中的纳米晶提供高强度,微米晶提供高塑性。目前,用于制备纳米晶/微米晶复合材料的方法有粉末冶金法、热机械加工法和大塑性变形法等,但是这类方法容易在材料中引入杂质,或者成本较高,制备的材料有限。而本文利用新颖的铝热反应法一步合成纯净的大尺寸纳米晶/微米晶复合304、316L不锈钢,研究目的是通过等温处理以及轧制处理调控微米晶体积分数和晶粒尺寸,从而改善材料的力学性能。结果表明：铝热法制备得到的铸态复合304、316L不锈钢由纳米晶/微米晶的奥氏体以及一定量的纳米晶高温铁素体相组成,由于铸态合金纳米晶晶粒尺寸细小,微米晶体积分数较小,变形机制以晶界滑移为主,所以兼备较高的强度和良好的塑性。复合304不锈钢在800℃等温处理时,材料的硬度和强度提高很快,随等温处理时间的延长,其硬度和抗拉强度逐渐提高,延伸率逐渐减小；在1000℃经过0.5h的等温处理后,材料的硬度和抗拉强度分别达到285HV和946MPa,然后随着等温处理时间的延长,硬度和抗拉强度逐渐下降,延伸率不断提高。复合316L不锈钢在800℃等温处理时,随等温处理时间的延长,硬度和抗拉强度不断提高,增势平缓,等温时间达到28h时,硬度和抗拉强度分别为200HV和566MPa,延伸率不断下降；1000℃等温处理时,随等温处理时间的延长,硬度和抗拉强度不断下降,延伸率不断提高,等温处理时间为10h时,延伸率达到38.7%。合金经过等温处理后,在拉伸过程中的变形机制为：晶界滑移一晶界和位错滑移共同作用一位错滑移。纳米晶/微米晶复合304不锈钢对等温处理比较敏感,而复合316L相对不敏感。纳米晶/微米晶复合304不锈钢在800℃轧制后,硬度显著提高,抗拉强度保持在较高的水平,但是塑性比较差；在1000℃轧制后,硬度下降,材料在拉伸过程中表现出明显的屈服,强度较高,延伸率提高很快。复合316L不锈钢在800℃轧制时,随变形量增加,硬度降低,抗拉强度先增大后减小,延伸率不断提高。单道次压下量对材料的表面质量有影响。
【作者】甄小娟；
【导师】喇培清；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】纳米晶/微米晶复合不锈钢；等温处理；热轧制；力学性能；

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