高氮奧氏體不銹鋼機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度、高韌性、高塑性以及高蠕變抗性、強耐蝕性和無磁特性等諸多優(yōu)異的物理化學性能，因而在軍工行業(yè)、海洋工程以及石油化工等領域內(nèi)具備十分良好的應用前景。尤其是高氮鋼的無磁特性，不論是在無磁鉆鋌還是在軍工設備制造等領域內(nèi)都具備獨特的優(yōu)勢。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)領域?qū)饘冁嚨囊蕾囎饔?，對稀缺鎳資源的戰(zhàn)略儲備具有十分積極的意義。同時，相對于稀缺鎳元素來說，氮元素低廉的價格也使得不銹鋼的價格優(yōu)勢十分

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)?；纳a(chǎn)已經(jīng)成為可能。優(yōu)異的性能和低廉的價格將會促進高氮鋼在各個領域的應用和快速推廣。
　　近年來，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，實現(xiàn)對材料表面性能的改進并拓展其應用領域。通過對材料表面的強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，還能克服納米材料的性能缺陷，是納米材料

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

4、究了高氮奧氏體不銹鋼梯度納米結(jié)構(gòu)制備的機理及熱穩(wěn)定性，對高氮鋼應用領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械壓磨法，并能通過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240min、360min、480min機械壓磨處理后，其表面納米細化層與過渡層的總厚度超過700μm，且硬度值提高一

5、倍以上;
　　3)高氮奧氏體不銹鋼OCr21Mn17Mo2NbN0.83在表面機械壓磨以及后續(xù)的熱處理過程中，未生成新相、始終為單一的奧氏體組織;
　　4)熱處理溫度對機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，表面納米層厚度會減小且過渡區(qū)會發(fā)生回復再結(jié)晶現(xiàn)象;
　　5)在873K以內(nèi)，保溫時間對高氮奧氏體不銹鋼0Cr21Mn17Mo2NbN0.83的梯