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铝含量的增加对310S耐热钢强度及耐蚀性能的影响有哪些

来源:至德钢业 日期:2020-03-15 20:48:05 人气:26

 浙江至德钢业有限公司技术人员发现不同铝含量的310S耐热钢经过轧制以后再进行1150℃+30分钟的固溶处理的板材,灰色相为铁素体相,白色是奥氏体相。如图所示,铝含量为1.5%的轧制态合金,基体中有少量的铁素体和大比例的奥氏体构成,铁素体的含量大约为2.5%,铁素体的分布形态是链条状的。和相同铝含量固溶态相比,铁素体的含量明显降低,形状由岛状变成链条状。含铝2%时,铁素体含量约为6.8%,铁素体的数量增加,呈岛状分布在奥氏体基体中。与固溶态的相比,铁素体含量降低,形状由网状分布变成岛状和棒状。当铝含量增大到3%时候,铁素体的含量迅速增加,形状和分布特点都与之前两种含量的合金有一定的差异,铁素体分布在奥氏体晶界上,铁素体和奥氏体所占的比例各一半。相对于固溶态,轧制态的合金铁素体的含量减少,铁素体分布在奥氏体晶界上。


  可以看出随着铝含量的增加,合金基体由最初的单相γ转变为γ+δ铁素体,并且δ铁素体形貌随铝含量的改变而变化。耐热钢的基体由奥氏体单相变成了奥氏体+铁素体组织。铝促进形成的是铁素体相,其在铬当量的计算公式中的系数是2.5,缩小奥氏体区。并且砂型铸造时冷却速度缓慢,进一步增加了铁素体的含量。并且随着铝含量的变化,铁素体相的形状也发生了变化。加入铝元素的含量不一样,钢材的拉伸性能和抗氧化性能都随铝含量的增加发生了变化。


   金属材料的强化机理有固溶强化、位错强化、细晶强化以及第二相弥散强化,一般情况下四种强化机制都存在。固溶强化机理使固溶在基体中的原子使得晶格发生畸变,这样会使得钢的基体中产生晶格畸变应力场。晶格畸变增大了位错运动的阻力,使滑移难以进行,从而使合金固溶体的强度与硬度增加。位错强化的机理是由于外界作用力,使得组织中的位错的密度增大,这样就会发生错位交割、缠结,阻碍了位错的运动。细晶强化机理为:根据公式,组织中的晶粒越细小,相对的晶界、亚晶界就会越多,就会阻碍位错的运动,产生位错塞积,细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行,塑性变形较均匀,应力集中较小;此外,晶粒越细,晶界面积越大,晶界越曲折,越不利于裂纹的扩展。细晶强化不但能提高材料的强度,还可以提高塑性以及韧性。


   铁素体是体心立方晶格,奥氏体是面心立方晶格,面心立方晶格比体心立方晶格具有较大的致密度。随着铝含量的增加,轧制态合金的维氏硬度增大。铝在高铝310S不锈钢中固溶时是以置换固溶体的形式存在的,由于原子半径与溶剂原子半径不同,在铝原子周围形成晶格畸变应力场。铝元素的加入形成了铁素体相,并且含量逐渐增多。加入的铝元素越多,晶格畸变越严重,硬度就越大。轧制态合金随着铝含量的增加,铁素体的含量逐渐增多。由于铁素体相能够提高室温强度,降低冷加工硬化倾向,线胀系数低,能够提高合金的屈服强度。奥氏体相具有优良的韧性和塑性。在外界力的作用下,铁素体和奥氏体的变形能力不一样,奥氏体容易在力的作用下发生变形,那么变形过程中裂纹容易在铁素体和奥氏体的晶界处产生,所以在相同的轧制温度下,铝含量较高的合金表现出较高的强度和较差的塑性变形能力。



本文标签:310S不锈钢 

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