【正文】 ......................................... 22 27%形變800℃5min 織構(gòu)分析 .......................... 23 27%形變800℃1h 織構(gòu)分析 ............................ 24 %形變800℃5min 織構(gòu)分析 ........................ 25 %形變800℃1h 織構(gòu)分析 .......................... 26 第四章 結(jié)論 ............................................................................................... 27 參考 文獻(xiàn) ...................................................................................................... 28 致謝 ............................................................................................................... 29 第一章 緒論 1 第一章 緒論 前言鋼，是對含碳量質(zhì)量百分比介于 %和 %之間的鐵合金的統(tǒng)稱。鋼的化學(xué)成分可以有很大變化，只含碳元素的鋼稱為碳素鋼（碳鋼）或普通鋼；在實際生產(chǎn)中，鋼往往根據(jù)用途的不同含有不同的合金元素，比如：錳、鎳、釩等等。人類對鋼的應(yīng)用和研究歷史相當(dāng)悠久，但是直到 19 世紀(jì)貝氏煉鋼法發(fā)明之前，鋼的制取都是一項高成本低效率的工作。如今，鋼以其低廉的價格、可靠的性能成為世界上使用最多的材料之一，是建筑業(yè)、制造業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡某煞帧Ｔ诳梢灶A(yù)見的將來，鋼鐵等結(jié)構(gòu)材料作為傳統(tǒng)的材料之一，仍然是不可替代的。面對 21 世紀(jì)，高層建筑、大跨度重載橋梁、高速鐵路、海上機(jī)場、沉堤隧道、輕量節(jié)能汽車、深井采油管和大口徑輸油（氣）管、大型工程機(jī)械、大型高性能艦船等，對鋼鐵材料的強(qiáng)度、使用壽命和可靠性都提出了更高的要求；另一方面，從地球環(huán)境的觀點出發(fā)，隨著鋼鐵消費量的增加，鋼鐵材料的生產(chǎn)將消耗大量的資源和能源，環(huán)境負(fù)擔(dān)日益加大，為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，人們對鋼鐵工業(yè)也提出了減小環(huán)境污染的要求。隨著國民生產(chǎn)總值增長，對鋼鐵的需求量還會不斷增加。因此，在 21 世紀(jì)鋼鐵材料仍然是人類社會使用的最主要材料。 不銹鋼不銹鋼的定義不銹鋼，指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼，又稱不銹耐酸鋼。不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中所含的合金元素。在大氣中，當(dāng)鋼中鉻含量大約超過 12%時，基本上不會生銹，因此習(xí)慣上將鉻含量超過這一含量的鋼種統(tǒng)稱為不銹鋼。鋼的這種不銹性一般認(rèn)為與鋼在氧化性介質(zhì)中的鈍化現(xiàn)象有關(guān) [1]。所 有 金 屬 都 和 大 氣 中 的 氧 氣 進(jìn) 行 反 應(yīng) ， 在 表 面 形 成 氧 化 膜 。 不 幸 的 是 ，在 普 通 碳 鋼 上 形 成 的 氧 化 鐵 繼 續(xù) 進(jìn) 行 氧 化 ， 使 銹 蝕 不 斷 擴(kuò) 大 ， 最 終 形 成 孔 洞 ?？?以 利 用 油 漆 或 耐 氧 化 的 金 屬 （ 例 如 ， 鋅 ， 鎳 和 鉻 ） 進(jìn) 行 電 鍍 來 保 護(hù) 碳 鋼 表第一章 緒論 2 面 ， 但 是 ， 正 如 人 們 所 知 道 的 那 樣 ， 這 種 保 護(hù) 僅 是 一 種 薄 膜 。 如 果 保 護(hù) 層 被破 壞 ， 下 面 的 鋼 便 開 始 銹 蝕 。 不銹鋼的分類不 銹 鋼 常 按 組 織 狀 態(tài) 分 為 ： 馬 氏 體 鋼 、 鐵 素 體 鋼 、 奧 氏 體 鋼 、 雙 相 不 銹鋼 和 沉 淀 硬 化 不 銹 鋼 。 鐵 素 體 不 銹 鋼 ： 含 鉻 12％ ～ 30％ 。 其 耐 蝕 性 、 韌 性 和 可 焊 性 隨 含 鉻量 的 增 加 而 提 高 ， 耐 氯 化 物 應(yīng) 力 腐 蝕 性 能 優(yōu) 于 其 它 種 類 不 銹 鋼 。 屬 于 這 一 類 的 有 Crl Cr17Mo2Ti、 Cr25， Cr25Mo3Ti、 Cr28 等 。 鐵 素體 不 銹 鋼 因 為 含 鉻 量 高 ， 耐 腐 蝕 性 能 與 抗 氧 化 性 能 均 比 較 好 ， 但 機(jī) 械 性 能 與工 藝 性 能 較 差 ， 多 用 于 受 力 不 大 的 耐 酸 結(jié) 構(gòu) 及 作 抗 氧 化 鋼 使 用 。 這 類 鋼 能 抵抗 大 氣 、 硝 酸 及 鹽 水 溶 液 的 腐 蝕 ， 并 具 有 高 溫 抗 氧 化 性 能 好 、 熱 膨 脹 系 數(shù) 小等 特 點 ， 用 于 硝 酸 及 食 品 工 廠 設(shè) 備 ， 也 可 制 作 在 高 溫 下 工 作 的 零 件 ， 如 燃 氣輪 機(jī) 零 件 等 。 奧 氏 體 不 銹 鋼 ： 含 鉻 大 于 18％ ， 還 含 有 8％ 左 右 的 鎳 及 少 量 鉬 、 鈦 、氮 等 元 素 。 綜 合 性 能 好 ， 可 耐 多 種 介 質(zhì) 腐 蝕 。 奧 氏 體 不 銹 鋼 的 常 用 牌 號 有1Cr18Ni 0Cr19Ni9 等 。 0Cr19Ni9 鋼 的 wC＜ %， 鋼 號 中 標(biāo) 記 為 “0”。這 類 鋼 中 含 有 大 量 的 Ni 和 Cr， 使 鋼 在 室 溫 下 呈 奧 氏 體 狀 態(tài) 。 這 類 鋼 具 有 良好 的 塑 性 、 韌 性 、 焊 接 性 和 耐 蝕 性 能 ， 在 氧 化 性 和 還 原 性 介 質(zhì) 中 耐 蝕 性 均 較好 ， 用 來 制 作 耐 酸 設(shè) 備 ， 如 耐 蝕 容 器 及 設(shè) 備 襯 里 、 輸 送 管 道 、 耐 硝 酸 的 設(shè) 備零 件 等 。 奧 氏 體 不 銹 鋼 一 般 采 用 固 溶 處 理 ， 即 將 鋼 加 熱 至 1050～ 1150℃ ，然 后 水 冷 ， 以 獲 得 單 相 奧 氏 體 組 織 。 馬 氏 體 不 銹 鋼 ： 強(qiáng) 度 高 ， 但 塑 性 和 可 焊 性 較 差 。 馬 氏 體 不 銹 鋼 的 常用 牌 號 有 1Cr1 3Cr13 等 ， 因 含 碳 較 高 ， 故 具 有 較 高 的 強(qiáng) 度 、 硬 度 和 耐 磨性 ， 但 耐 蝕 性 稍 差 ， 用 于 力 學(xué) 性 能 要 求 較 高 、 耐 蝕 性 能 要 求 一 般 的 一 些 零 件上 ， 如 彈 簧 、 汽 輪 機(jī) 葉 片 、 水 壓 機(jī) 閥 等 。 這 類 鋼 是 在 淬 火 、 回 火 處 理 后 使 用的 。 雙 相 不 銹 鋼 ： 由 奧 氏 體 和 鐵 素 體 兩 相 組 織 構(gòu) 成 。 兩 相 比 例 可 通 過 合金 成 分 和 熱 處 理 條 件 改 變 予 以 調(diào) 整 。第一章 緒論 3 淀 硬 化 不 銹 鋼 ： 按 組 織 可 分 為 馬 氏 體 沉 淀 硬 化 不 銹 鋼 、 半 奧 氏 體 沉淀 硬 化 不 銹 鋼 、 奧 氏 體 沉 淀 硬 化 不 銹 鋼 和 奧 氏 體 加 鐵 素 體 沉 淀 硬 化 不 銹 鋼[2]。 化學(xué)成分鉻 是 使 不 銹 鋼 獲 得 耐 蝕 性 的 基 本 元 素 ， 當(dāng) 鋼 中 含 鉻 量 達(dá) 到 12％ 左 右 時 ，鉻 與 腐 蝕 介 質(zhì) 中 的 氧 作 用 ， 在 鋼 表 面 形 成 一 層 很 薄 的 氧 化 膜 （ 自 鈍 化 膜 ）， 可 阻 止 鋼 的 基 體 進(jìn) 一 步 腐 蝕 。 當(dāng) w（ Cr） 為 %、 %、 %（ 相 應(yīng)為 1/ 2/ 3/8 原 子 比 ） 時 ， 鋼 的 腐 蝕 速 率 都 有 一 個 突 然 的 降 低 ， 這 種 變化 規(guī) 律 通 常 叫 做 n/8 規(guī) 律 。 當(dāng) w（ Cr） 12%時 ， 能 強(qiáng) 烈 提 高 鋼 的 鈍 化 能 力 ，在 較 低 的 電 極 電 位 下 能 達(dá) 到 穩(wěn) 定 的 敦 化 狀 態(tài) 。 除 鉻 外 ， 常 用 的 合 金 元 素 還有 鎳 、 鉬 、 鈦 、 鈮 、 銅 、 氮 等 ， 以 滿 足 各 種 用 途 對 不 銹 鋼 組 織 和 性 能 的 要 求 。 牌號分組按 成 分 可 分 為 Cr 系 （ 400 系 列 ） 、 Cr－ Ni 系 （ 300 系 列 ） 、Cr－ Mn－ Ni（ 200 系 列 ） 及 析 出 硬 化 系 （ 600 系 列 ） 。 其 中 200 系 列 、 300系 列 基 本 都 屬 于 奧 氏 體 不 銹 鋼 ， 而 400 系 列 是 鐵 素 體 不 銹 鋼 或 是 馬 氏 體 不銹 鋼 。 不銹鋼的研究現(xiàn)狀不銹鋼國內(nèi)研究現(xiàn)狀隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通、建筑、食品與家用等設(shè)備與產(chǎn)品多用不銹鋼，尤其是石化工業(yè)不銹鋼需求量更呈大增，除采用普通不銹鋼外，還采用高鎳鉻鋁的超奧氏體不銹鋼。鎳金屬最大用戶為不銹鋼，其比率達(dá)到 65%，此外還用于鎳基合金(11%)、鍍層材料(8%)與合金鋼(8%)等。2022 年世界不銹鋼總產(chǎn)量已超過 25Mt，Cr2Ni 奧氏體不銹鋼約占全部不銹鋼的 70%，奧氏體不銹鋼含有較多的鎳，鎳原料價格約占不銹鋼價格的 40%45%。由于鎳資源緊缺，亞洲國家不銹鋼需求旺盛，倫敦金屬交易所(LME)鎳價格上升，不銹鋼價格也隨之大漲。我國鎳資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了不銹鋼行業(yè)的需求，較大部份需進(jìn)口。在鎳金屬嚴(yán)重緊缺的情況下，如何少用鎳甚至不用鎳，發(fā)展節(jié)鎳不銹鋼是一個途徑。國內(nèi)在上世紀(jì) 6070 年代研發(fā)節(jié)鎳不銹鋼，如 A4(Cr17Mn13Mo2N)、204(Cr18Mn8Ni5N)、204+Mo(Cr18Mn8Ni5Mo3N)、Cr17Ti 等 [3]。第一章 緒論 4 不銹鋼國外研究現(xiàn)狀近年來，國外不銹鋼的生產(chǎn)技術(shù)和新鋼種發(fā)展很快，原有的技術(shù)和鋼種不斷被新的技術(shù)和鋼種所替代，迎接面臨其它鋼種和材料的挑戰(zhàn)和競爭。不銹鋼發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面 [4][5][6]:（1） 不銹鋼生產(chǎn)向精煉化、連續(xù)化、自動化、大型化方向發(fā)展；（2） 民用不銹鋼不斷增加。不銹鋼拋光鋼帶在冷軋板帶中所占比例越來越大，已達(dá) 70%以上，鋼管生產(chǎn)已從無縫鋼管過渡到以焊管為主；（3） 不銹鋼品種向超薄鋼板，超細(xì)絲、復(fù)臺板和表面處理幾個方面發(fā)展；（4） 標(biāo)準(zhǔn)牌號不銹鋼穩(wěn)步發(fā)展。近幾年新開發(fā)的新型不銹鋼基本上是向適用的新型專用方面，如高強(qiáng)度、高耐熱耐腐蝕；高科技用超純凈、無磁超彈性；以及主要為降低成本、節(jié)省資源方面發(fā)展。鐵素體不銹鋼定義鐵 素 體 不 銹 鋼 指 的 是 在 使 用 狀 態(tài) 下 以 鐵 素 體 組 織 為 主 的 不 銹 鋼 。 鐵素體不銹鋼是指含 Cr 量在 11%~30%，具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)。這 類 鋼 一 般 不 含 鎳 ，有 時 還 含 有 少 量 的 Mo、 Ti、 Nb 等 到 元 素 。 鐵素體不銹鋼主要有三種類型：Cr13 型，如 0Cr10Cr13Al 等；Cr17 型，如 1Cr10Cr17Ti 等；Cr25~30 型，如 1Cr21Cr25Ti 等 [7]。鐵 素 體 不 銹 鋼 的 優(yōu) 點 是 ： 導(dǎo) 熱 系 數(shù) 大 ， 膨 脹 系 數(shù) 小 、 抗 氧 化 性 好 、 抗應(yīng) 力 腐 蝕 優(yōu) 良 等 特 點 ， 多 用 于 制 造 耐 大 氣 、 水 蒸 氣 、 水 及 氧 化 性 酸 腐 蝕 的 零部 件 。 而 且 價 格 便 宜 。 但 是 這 類 鋼 存 在 塑 性 差 、 焊 后 塑 性 、 耐 蝕 性 明 顯 降 低 ，脆 性 轉(zhuǎn) 變 溫 度 高 和 對 缺 口 敏 感 等 缺 點 ， 因 而 限 制 了 它 的 應(yīng) 用 。 而 爐 外 精 煉 技術(shù) （ AOD 或 VOD） 的 應(yīng) 用 可 使 碳 、 氮 等 間 隙 元 素 大 大 降 低 ， 因 此 使 這 類 鋼 獲得 廣 泛 應(yīng) 用 。（1） 成分特點含鉻量高，在 11%~30%，含碳量低，≤%。加熱或冷卻過程中沒有或少有 α≒γ 轉(zhuǎn)變，屬于鐵素體鋼。隨著含鉻量增多，基體電極電位升高，鋼的耐蝕性提高。該類鋼在硝酸、氨水等氧化性介質(zhì)中具有良好的耐蝕性，同時具有較高的第一章 緒論 5 抗氧化性能，特別別是抗應(yīng)力腐蝕性能比較好。廣泛用于硝酸、氮肥、磷酸、維尼龍等化工設(shè)備或儲藏氯鹽溶液和硝酸的容器，也可作為高溫下的抗氧化材料。（2） 鐵素體不銹鋼的脆性鐵素體不銹鋼的主要缺點是韌性低，脆性大,引起脆性的原因以下有三個。① 晶粒粗大： 鐵素體不銹鋼在加熱和冷卻時不發(fā)生相變，粗大的鑄態(tài)組織只能通過壓力加工碎花，而不能通過熱處理改變。若高溫加熱、焊接或壓力加工不當(dāng)，例如溫度超過 850~900℃，晶粒即顯著變化。采用降低停扎溫度、真空冶煉、加工少量合金元素 Ti