如何改變不銹鋼材料力學(xué)性能畢業(yè)論文(文件)
【正文】 低碳和超低碳坯料的價(jià)格與普通碳量的坯料相比也相差不多。 不銹鋼中的夾雜物不銹鋼中的夾雜物對鋼的機(jī)械性能，特別是鋼的韌塑性、疲勞性能、冷加工性能以及切削加工性能等有強(qiáng)烈的影響。不銹鋼外來夾雜物主要是在冶煉和澆注過程中，從爐體或澆鑄系統(tǒng)沖刷和侵蝕下來的耐火材料、爐料帶入的污物、混入鋼液的爐渣等。1Cr18Ni9Ti 不銹鋼中的非金屬夾雜物主要是氧化物、氮化物和硫化物，它們的生成既有內(nèi)在因素，又有外來影響。該夾雜物熔點(diǎn)高，約 2950℃，無可塑性，幾何形狀規(guī)則，如方塊狀、三角狀等。這些硫化物主要是硫化錳，但也含有鉻和其他元素。不銹鋼的腐蝕原電池是由于電化學(xué)不均勻性引起的，組織與化學(xué)成分不均勻都會產(chǎn)生原電池，例如鋼中的碳化物、硫化物、夾雜物等第二相和基體，晶內(nèi)和晶界之間都會產(chǎn)生電極電位差。 不銹鋼的晶間腐蝕晶粒間界是結(jié)晶學(xué)取向不同的晶粒間紊亂錯(cuò)合的界域，它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物（如碳化物和δ相）沉淀析出的有利區(qū)域。對奧氏體不銹鋼而言，其晶間腐蝕的原因是由于晶界區(qū)的貧鉻所引起。由于 Cr 的擴(kuò)散速度較慢且得不到及時(shí)的補(bǔ)充，結(jié)果晶界區(qū)域的 Cr 很快被消耗，Cr 的含量明顯下降，出現(xiàn)貧鉻區(qū)。大多數(shù)奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕都發(fā)生在弱氧化性介質(zhì)中，亦即處于陽極極化曲線上的活化－鈍化過渡的電位區(qū)。這是防止不銹鋼晶間腐蝕的最重要的措施。這樣就可以減少甚至避免 Cr23C6 碳化物的形成，防8止了 Cr 的貧化。這方法適用于不銹鋼小型零件。然而，一旦這層鈍化膜遭到破壞，而又缺乏自鈍化的條件或能力，不銹鋼就會發(fā)生腐蝕，如果腐蝕僅僅集中在不銹鋼的某些特定點(diǎn)域，并在這些點(diǎn)域形成向深處發(fā)展的腐蝕小坑，而不銹鋼的大部分表面仍保持鈍態(tài)的腐蝕現(xiàn)象，稱為點(diǎn)腐蝕。點(diǎn)蝕機(jī)理[12]現(xiàn)以 188 不銹鋼在充氣的 NaCl 溶液中的腐蝕過程為例,對點(diǎn)蝕機(jī)理加以說明：1)蝕孔的形成 188 不銹鋼是一種鈍化能力比較強(qiáng)的金屬，在無活性陰離子的介質(zhì)中，其鈍化膜的溶解和修復(fù)(再鈍化)處于動(dòng)平衡狀態(tài)。大部分蝕核將繼續(xù)長大。Fe2++2ｅ, Ni176。孔外金屬表面將受到陰極保護(hù),可繼續(xù)保持鈍態(tài)。進(jìn)而二次腐蝕產(chǎn)物 Fe(OH)2，以及水中的可溶性鹽如 Ca(HCO3)2 由于孔口介質(zhì) PH 值的升高而轉(zhuǎn)化成的 CaCO3 沉淀物,一起在孔口沉積使蝕孔成為一個(gè)閉塞電池。2)陰極保護(hù)。Cr、Ni、Mo 等元素含量的適當(dāng)配合可獲得抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能均好的效果。鎳在鋼中是形成奧氏體的元素，但低碳鎳鋼要獲得純奧氏體組織，含鎳量要達(dá)到 24％以上，而只有含鎳 27％時(shí)才使鋼在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能顯著改變，故鎳不能單獨(dú)構(gòu)成不銹鋼。碳與鉻形成的碳化物類型因鋼中含碳量不同而異。當(dāng)鋼中的總鉻量一定時(shí)，形成碳化鉻占用的鉻多了，固溶體中的含鉻量必然相對地減少，鋼的耐腐蝕性能就降低了。很早就有人進(jìn)行了以 N、Mn 取代鎳，獲得單相奧氏體不銹鋼的研究，并取得了成功，降低了不銹鋼的成本。但簡單地以 Mn 代替 Ni 或在不銹鋼中增加 Mn 的含量，會使孔蝕電位下降，增加合金的腐蝕率，對孔蝕是不利的[20]。硅和鉬一樣具有優(yōu)良的耐氯離子腐蝕的特性,隨著CrNi 不銹鋼中硅含量增加,鋼在氯化物溶液中的點(diǎn)蝕電位向正電位方向轉(zhuǎn)移,對非低碳不銹鋼,硅的作用較鉬為好[21]；有研究表明[20]，Si 的主要作用在于存在氧化劑時(shí)不銹鋼表面富集 SiO2 所致，Si 可提高不銹鋼的孔蝕電位；但硅的加入也往往使合金機(jī)械性能變差。這種協(xié)同作用增強(qiáng)了不銹鋼表面膜的鈍化能力。Lizlovs[24]提出在 Mo 含量較高的不銹鋼中添加 Cu 能有效地穩(wěn)定鈍化膜，但對降低活性溶解速度作用很小，而在 Mo 含量較低的不銹鋼中，Cu 能有效地降低 icr，同時(shí)卻對鈍化過程不利。鉬鉬是形成鐵素體的元素。鉬、氮合金化是發(fā)展現(xiàn)代高性能的高合金奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)，超低碳高鉬（4％～％）含氮奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的抗點(diǎn)蝕和抗應(yīng)力腐蝕性能[28,29,30]。它具有優(yōu)于 18－8 和 1Cr18Ni12Mo2Ti 鋼的耐均勻腐蝕、耐點(diǎn)蝕和耐晶間腐蝕性能。磷含量愈高，不銹鋼抗孔蝕性能愈差隨磷13含量增高，孔蝕電位下降，降低了不銹鋼對孔蝕的抗力。目前最常用的不銹鋼是 Fe－Cr－Ni 系奧氏體不銹鋼，其耐蝕性能高，加工性能良好且沒有磁性，但鉻和鎳的價(jià)格較高。 微量合金元素在不銹鋼中的作用20 世紀(jì)科學(xué)技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，其間，鋼的微合金化是上世紀(jì)后期形成的一門嶄新的學(xué)科,是冶金領(lǐng)域的高新技術(shù)之一。釩釩是一種強(qiáng)碳化物形成元素，在不銹鋼中起到穩(wěn)定鐵素體化作用。氮的有利作用表現(xiàn)為：氮非常強(qiáng)烈地形成并穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，提高奧氏體鋼的抗氫脆能力[38]；。在力學(xué)性能方面，氮的作用除了部分替代貴重的鎳外,主要是作為固溶強(qiáng)化元素提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度,而且并不顯著損害鋼的塑性和韌性。鈦在鋼中具有阻止晶粒長大、提高鋼的淬透性、阻止形變奧氏體再結(jié)晶及產(chǎn)生顯著的沉15淀強(qiáng)化效果等作用，因而在鋼中獲得了廣泛的應(yīng)用[45,46]。對鋼的力學(xué)性能，特別是拋光性能等有害[48]。在鋼中具有阻止晶粒長大、抑制形變奧氏體再結(jié)晶及產(chǎn)生顯著的沉淀強(qiáng)化效果等作用[49]。稀土在不銹鋼中加入適量的稀土金屬在許多情況下可改善其高溫抗氧化、抗硫化、抗熔鹽腐蝕和抗?jié)B碳性能等。總之，16。此外，稀土元素的加入改善了不銹鋼鈍化膜的特性[54]，由于稀土元素的加入，抑制了構(gòu)成鈍化膜的氧化物晶粒的長大，細(xì)化了氧化物的晶粒，從而改善了鈍化膜的塑性和韌性。在鈮含量為 %～%時(shí),隨鈮含量的增加,不銹鋼具有良好的耐海水、大氣腐蝕性能[50]；Nb 是強(qiáng)碳化物形成元素,與 C、N 元素親和力特強(qiáng)，易形成高穩(wěn)定性的 NbN，NbC 化合物。鈮鈮是鉻系和鉻鎳系不銹鋼的重要合金化元素之一,其作用是多方面的。但鋼中鈦含量不足時(shí)達(dá)不到穩(wěn)定化效果，加鈦過多不僅造成鈦的浪費(fèi)，而且由于 Ti 與 O、N 有很強(qiáng)的親和力，生成 Ti 的氧化物和氮化物夾雜以及它們與 Al2O3形成的復(fù)合夾雜物簇團(tuán)相當(dāng)嚴(yán)重。在 295Ｋ,Fe－Cr－Ni 基奧氏體不銹鋼中,各合金元素對奧氏體不銹鋼屈服強(qiáng)度的影響如圖 2－2：但不銹鋼中過量的 N 會帶來氣孔、偏析及脆性氮化物等不利影響。隨著氮含量的增加，腐蝕的滲透深度降低，縫隙腐蝕的傳播擴(kuò)展率降低。釩在鑄鋼中主要以 VC、14VN 和 V(C,N)等形式析出，這些釩的析出相釘扎沉淀在鑄鋼的鐵素體晶內(nèi)，晶界上和珠光體中的鐵素體上,細(xì)化了鑄鋼的鐵素體，珠光體和奧氏體晶粒[37]。與鋼中不需要的殘余元素不同，微合金化元素是為
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