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wen章zuozhe:admin 人气: fabiao时间:2021-06-29 08:30:55


WS-4无耗真空电弧lu生产的质量分数为0%、2%、4%Al的310S耐热不锈gang,压力机和手动轧机冶lian,950不同Al含量的310S耐热不锈gang至1250,研究了热轧板的高温拉伸性能,并通过扫miao电镜观察了拉伸duan裂。结果biao明,不含Al和Al的2%he金的高温抗拉强度yue为210 MPa,但将Al含量提高dao4%hou,he金的热强度显着提高。在三种he金的拉伸部分可以看dao明显不同尺寸的细xiao凹坑,所有这xiedu是韧性晶间duan裂,因为he金在duan裂前jingli了jiao大的塑性变形。随着Al含量的增jia,he金裂纹中细xiao凹坑的比例增jia。

310S耐热不锈gang是Cr含量为25%,Ni含量为20%的高Cr-Ni奥shi体耐热不锈gang,是一种适yong性jiao好的耐热不锈gang。taju有良好的高温机械性能,同时在高温氧化环境中ju有良好的抗fu蚀性能,因此changyongyulu管材料、石油化工、化肥厂重zhengzhuang置。

高温he金的强化方fabao括奥shi体固溶强化、晶界强化和羓iao嗲炕?T贔e-Cr-Nihe金中jia入Al、Ti、Nb、Ta等元素可使晶格ji变,提高固溶yuan子键的吸yin力,提高zai结晶温度,延缓zai结晶过cheng。ta已广泛yongyu镍基高温he金以提高he金的高温性能。

Al可以与Fe和Ni反应形成热力学稳定且有序的金shu间化he物,可以防止位错的滑移和上sheng。此外,由yu键的结he力比jiao强,yuan子排列复杂,he金的zi扩散xi数低,可以获de比jiao高的变形抗力,可以有比jiao高的温度强度。这xie微量元素吸附在晶界附近,yin起ju部he金化,gaishan晶界性能,jian缓he金元素沿晶界的扩散过cheng,防止晶界处碳化物相和空穴的团聚和生长。强化谷物。

奥shi体耐热不锈gang的抗氧化性与biaomian形成的氧化膜有很强的guanxi。通过在奥shi体耐热不锈gang中jia入适量的Al元素,使gangbiaomian氧化膜的成分由Cr2O3变为Cr2O3和Al2O3。对Fe-Cr-Ni-Alhe金的研究biao明,Al2O3薄膜稳定性好、结he力强、压suo性好、耐高温、生长缓慢。在高温和fu蚀环境xia对材料本身有长期的保护zuoyong,大大提高了he金的抗氧化性。必须添jia足够的Al才能获de足够的Al氧化膜,并且根据温sheng、延长使yong时间和环境影响(如水蒸气气氛的变化、负载力的增jia等)需要添jiaAl。如果使yong的材料不同,应根据使觤ei肪澈褪箉ongshouming添jia适dang的元素。本课题zu前期研究了铸造310Sgang的抗压性能和Al元素对热轧zu织的影响、zuo觤ei?砗透呶驴寡趸?阅艿挠跋臁Ⅻ/p>

本wen研究了不同Al含量的310S热轧gang板的高温拉伸性能,通过识别Al元素对高温拉伸性能的影响gui律和机zhi,提gong了理论依据。含铝310S不锈gang薄板的研究与zhi备

1 测试过cheng

根据biao1设ji的成分称量ge种元素的粉末。混he时,放入QM-BP行星shi球磨机,以Al2O3陶瓷球为球磨介质,球磨机转速150r/min左you,混he8xiao时。将混he均匀的粉末yong压机压zhi成20mm50mm的圆柱体。熔化电流为250A。lu中的样品yongya气保护。压suo气缸放置在WS-4 上。 - 在xiao耗性真空电弧中熔化。gang水在冷dong水坩埚中存放2分钟hou,立jiguan弧,在tong模謝in?蹋?厝踙e金46次。jing过duo次重熔,zu织致密,元素分布均匀。

对熔lian的he金块固体jin行抛光以去chubiaomian氧化皮和que陷。jia热lu保温时间30-40分钟,热压坯采觤e鴔ian斤顶的专yong夹ju,坯温度1200,坯压力60~80MPa,坯料变形yue60% .

拉坯hou,试样jin行线切割,jia工成30mm30mm4mm的块料,然houyong手动轧机热轧,试样轧zhi温度1200,保温时间5分钟,轧zhi16-20祃ai蝖ou,总轧zhihou的应变yue为40%,ji3mmhou的板样。轧zhihou,将he金在400 C xia保温2 h,然houjin行去应力退火,其目的是xiaochu试样在坯料和轧zhi过cheng中产生的内应力。

使yongEPMA-1600 电子探头,No. 3种he金元素分析结果见biao2。chuAl元素含量不同外,he金1和2中其他元素的含量mei有变化。

按照国家标准GB/T 4338-1995 《金shu材料高温拉伸试验》的技术要求,将不同Al含量的310S耐热不锈gang板jia工成如图1所示的高温拉伸试样。使yong岛津AT-10试验机jin行高温拉伸试验。最大载荷100kN,拉伸速度0.3mm/min,拉伸温度800。对ge参数的he金jin行3次拉伸试验,根据载荷位移曲线ji算相应的应力应变值,ji算ping均值dedao应力应变(-)曲线。绘zhi的-曲线决定了gehe金成分的屈服强度、抗拉强度和伸长率。

使yongJSM-6700F 扫miao电子显微镜观察每个裂缝的形态。

2 测试结果

2.1 高温拉伸性能

图2为不同Al含量的310S耐热不锈gang板在800时的应力-应变曲线。可见,所有he金duju有良好的塑性变形性能。含Al和不含Al的质量分数为2%的he金的高温强度明显低yu质量分数为4%的Alhe金,而延伸率则远高yuhouzhe。

图3为不同Al含量的310S耐热不锈gang板在800xia的屈服强度和抗拉强度。含铝和不含铝的质量分数为2% 的310S 耐热不锈gang板在800C xia的屈服强度分别为163 和162 MPa。dangAl的质量分数增jiadao4%时,he金的高温屈服强度大大提高dao229 MPa。不含Al和Al的质量分数为2%的310S耐热不锈gang板在800时的抗拉强度基本不变,分别为213 MPa和210 MPa。dangAl的质量分数增jiadao4%时,he金的抗拉强度增jiadao273 MPa。可以看出,dangAl的质量分数为2%以xia时,he金的高温强度几hu不受影响,随着Al含量的不duan增jia,he金的高温强度显着提高。

图4为不同Al含量的310S耐热不锈gang板在800xia的延伸率。dangAl含量增jia时,he金的伸长率xian增大houjianxiao,dangAl的质量分数为2%时,伸长聅hou畲笪?6%。含铝和不含铝的质量分数为4% 的he金的伸长率分别为28.2% 和25.5%。以上结果biao明,Al的质量分数为2%时,可以提高310S的高温塑性,但对高温抗蠕变性mei有帮助,而Al的质量分数为4%时,有助yugaishanta。耐高温蠕变。

2.2 高温拉伸duankou形胋u鄄朦/p>

图5为不同Al含量的310S耐热不锈gang板在800拉伸hou的duankou形貌。三种he金在晶界处均biao现出明显的细xiao凹坑,he金在duan裂前jingli了jiao大的塑性变形,三种he金的高温duan裂方shi均为晶间韧性duan裂。

3 讨论

添jiaAl元素hou,在铸态状态xia,Alyuan子固溶yu奥shi体基体謝iao?梢钥闯觯??逯衘in存在少量的Cr7C3析出物,未fa生Al元素富集现xiang,薲e髦??葱纬葾l4C3析出物。在高温xia轧zhi和轧zhi试样会严重扭曲晶格,jiang低铝yuan子在奥shi体基体中的溶解度,并从基体中析出过量的铝yuan子。由yu奥shi体耐热不锈gang中Ni的质量分数絰i停瑈ue为20%,Alyuan讁ou子隒yuan子结he,不形成(Fe,Ni)Al金shu间化he物,而是富Alli状Al4C3相析出.以往的研究biao明,Al含量越高,富集现xiang越严重。 Al4C3 chen淀物的形成大大jian少了可yongyu形成Cr7C3 chen淀物的C yuan子数量。

从显微zu织可以看出,三种he金zu织致密,元素分布均匀。与第二种he金相比,第一种he金的高温强度基本mei有变化。与1号he金相比(图6(a),皕i?怯蒄e、Ni、Crzu成的基体,黑色相是由Cr和Czu成的Cr7C3),黑色相是聚集的Cr7C3。 不。 2he金,如图7(a)(基体+皕i玪i状Cr7C3+黑色大li状Al4C3+黑色li状(Fe,Ni)Al金shu间化he物),Cr7C3尺寸虽然明显增jia,但数量jian少显着,biao明形貌呈duan续链状分布,基体中形成一定量的富铝析出相Al4C3。添jiaAl元素hou,Cr7C3的量jian少,对位错迁移和晶间滑移的gan扰zuoyong也jian弱,jian弱了析出物Cr7C3的析出强化zuoyong,强度显着jiang低,但Al添jia细xiao且稳定分散的Al4C3颗li(质量分数)yue2.7%)在基体的晶界处形成。这xieAl4C3 晶li通过防止位错移动和晶界滑动laibu偿Cr7C3 的高电阻。由yu位错的gan扰zuoyong,ji使添jia2%的Al,材義i母呶虑慷然?静槐洹?angAl的质量分数增jiadao4%(he金3)时,he金3的高温强度明显高yuhe金1和he金2,Cr7C3含量jin一步jiang低,Al4C3含量显着jiang低。增jia(图8)。

不同Al含量he金的X射线衍射图见如图9。所有he金du是奥shi体基体。奥shi体耐热不锈gang在高温xia会fa生拉伸变形。在载荷zuoyongxia均詑ue湫喂齝heng中,he金que陷和ju部应力集中出现微孔,并且这xie微孔ji续形成和生长。xin的微縵i诟们?蛐纬刹⑸?ぁV鸾ピ龀さ目紫duan嘤霾⒕劢嵝纬蓌iao裂纹,并在裂纹fa生的地方产生xin的应力集謝iaoT谡飧龉齝heng中,由yu温度高,晶界粘稠,yuan子的迁移率比jiao高。微孔也处yu热活化状态,在jia载过cheng中微孔ji续相互聚结和聚集,增jia了微孔的数量并增jia了ta们的体ji。

dang应力超过材義i那??慷仁保?10S耐热不锈gangfa生塑性变形。在应力zuoyongxia,位错在夹杂物和chenji物周围堆ji,chenji物颗li极大地阻ai了位错的运动,在夹杂物与金shu的界mian处产生了大量额外的微孔。位错不duan产生xin的位错,滑移mian蓌i奈淮聿欢xi乇煌迫胛⒖字校?刮⒖讀un速扩大生长。在高温xia,晶界和chenji物对位错的阻挡zuoyongjian弱,滑移mian蓌i奈淮硭俾蔶ia快。微孔的扩zhang速度jia快,he并生长形成jiao大的微孔。相对而言,Al4C3 颗li的热稳定性不如Cr7C3(通changAl4C3 颗li在1400C xia是稳定的)。在高温变形过cheng中,Al4C3颗li对位错的gan扰zuoyong远大yuCr7C3颗li对位错的gan扰zuoyong。

he金的塑性随着Al含量的增jiaxian增大houjianxiao,质量分数为2%的310She金的高温塑性jiao不含Al的310S有所提高。由yuhe金基体zu织中碳化物(Cr7C3晶li)的尺寸比不含Al的he金大,粗大的chenji物有助yuhe金的变形。dangAl的质量分数增jiadao4%时,ji使碳化物尺寸变大,he金中Al4C3的含量也会增jia。细xiao的析出物强化了奥shi体基体并影响gang的动态zai结晶。产生分布的细xiaochen淀相。ta会导致应力集中和晶间duan裂。含Al的310S耐热不锈gang的延伸聅hi凰鍭l含量的增jia而增jia,但在Al的质量分数为2%时达dao最大值。

4。结论

(1)觵a缓珹l的310S耐热不锈gang相比,质量分数为2%的Al的高温强度基本mei有变化,但伸长率增jia。

(2)Al含量为4%的310She金的高温强度大大提高,塑性jiang低。