高氮奧氏體不銹鋼機(jī)械納米化表面層及其熱穩(wěn)定性研究.pdf

1、高氮奧氏體不銹鋼具備高強(qiáng)度、高韌性、高塑性以及高蠕變抗性、強(qiáng)耐蝕性和無(wú)磁特性等諸多優(yōu)異的物理化學(xué)性能，因而在軍工行業(yè)、海洋工程以及石油化工等領(lǐng)域內(nèi)具備十分良好的應(yīng)用前景。尤其是高氮鋼的無(wú)磁特性，不論是在無(wú)磁鉆鋌還是在軍工設(shè)備制造等領(lǐng)域內(nèi)都具備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。另外，以氮代鎳的不銹鋼制備技術(shù)能大大降低不銹鋼生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)饘冁嚨囊蕾囎饔?，?duì)稀缺鎳資源的戰(zhàn)略儲(chǔ)備具有十分積極的意義。同時(shí)，相對(duì)于稀缺鎳元素來(lái)說(shuō)，氮元素低廉的價(jià)格也使得不銹鋼的價(jià)格優(yōu)勢(shì)十分

2、明顯。隨著高氮鋼常壓冶煉技術(shù)日趨成熟和完善，不銹鋼的生產(chǎn)成本也能得到有效的控制，企業(yè)化、規(guī)模化的生產(chǎn)已經(jīng)成為可能。優(yōu)異的性能和低廉的價(jià)格將會(huì)促進(jìn)高氮鋼在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和快速推廣。
　　近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)利用塑性變形技術(shù)能夠制備金屬納米材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料表面性能的改進(jìn)并拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)材料表面的強(qiáng)塑性變形處理能制備梯度納米結(jié)構(gòu)。梯度納米結(jié)構(gòu)的多級(jí)構(gòu)筑類型不僅能將納米結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)異性能發(fā)揮出來(lái)，還能克服納米材料的性能缺陷，是納米材料

3、制備及應(yīng)用的新出路。本論文以熱成形Fe-21Cr-17Mn-2.43Mo-Nb-0.83N為研究對(duì)象，首先對(duì)其進(jìn)行1150℃，10h的擴(kuò)散退火、水淬;然后利用自行設(shè)計(jì)的內(nèi)嵌滾珠的摩擦頭在銑床上對(duì)打磨光滑的板材進(jìn)行時(shí)間分別為240min、360min、480min的表面機(jī)械壓磨處理，并對(duì)處理后試樣進(jìn)行不同溫度和時(shí)間的真空保溫處理。采用X-RAY、顯微硬度計(jì)、透射電鏡等實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)表面機(jī)械壓磨前后以及真空保溫處理前后的試樣進(jìn)行了系統(tǒng)表征，探

4、究了高氮奧氏體不銹鋼梯度納米結(jié)構(gòu)制備的機(jī)理及熱穩(wěn)定性，對(duì)高氮鋼應(yīng)用領(lǐng)域的拓展具有一定的參考意義。
　　本文主要研究結(jié)果如下:
　　1)本研究提供了一種制備表面納米結(jié)構(gòu)層的新工藝一表面機(jī)械壓磨法，并能通過(guò)此種方法制備梯度納米結(jié)構(gòu)金屬材料。
　　2)高氮奧氏體不銹鋼0Cr21Mn17Mo2NbN0.83經(jīng)過(guò)240min、360min、480min機(jī)械壓磨處理后，其表面納米細(xì)化層與過(guò)渡層的總厚度超過(guò)700μm，且硬度值提高一

5、倍以上;
　　3)高氮奧氏體不銹鋼OCr21Mn17Mo2NbN0.83在表面機(jī)械壓磨以及后續(xù)的熱處理過(guò)程中，未生成新相、始終為單一的奧氏體組織;
　　4)熱處理溫度對(duì)機(jī)械壓磨的高氮奧氏體不銹鋼0Cr21Mn17Mo2NbN0.83的梯度納米結(jié)構(gòu)影響較大，溫度升高到923K后，表面納米層厚度會(huì)減小且過(guò)渡區(qū)會(huì)發(fā)生回復(fù)再結(jié)晶現(xiàn)象;
　　5)在873K以內(nèi)，保溫時(shí)間對(duì)高氮奧氏體不銹鋼0Cr21Mn17Mo2NbN0.83的梯