含铜铁素体不锈钢的微观组织研究

论文摘要

含铜铁素体不锈钢是一种耐腐蚀性能和抗菌性能良好的合金钢,主要应用于家电、厨房等领域。为进一步改善含铜铁素体不锈钢的综合性能,本论文探索采用稀土处理含铜铁素体不锈钢,研究开发具有我国资源特色的稀土不锈钢,具有显著的经济效益和社会效益。依据国内外不锈钢的行业标准,对含铜铁素体不锈钢进行了成分设计,并采用真空感应炉冶炼制备出满足成分要求的含铜铁素体不锈钢。利用热模拟实验和时效热处理实验,借助成分分析、金相分析、硬度测定等手段,系统研究了稀土和铜对铁素体不锈钢的微观组织及析出相的影响作用规律。在本实验条件下,得出以下结论:(1)稀土和铜对铁素体不锈钢的铸态组织有一定的影响,二者均可以扩大中心等轴晶区,缩小柱状晶区,其中稀土的作用尤为明显。(2)含铜铁素体不锈钢铸态组织的晶界存在铜的偏聚,呈断续分布;晶内有针状富铜相均匀析出,尺寸约为1μm。稀土加入到含铜铁素体不锈钢中,在凝固过程中明显偏聚于晶界处。稀土可以促进铜在晶内的溶解,同时抑制铜在晶界的偏聚和晶内的析出。(3)稀土和铜加入到铁素体不锈钢中均可以细化铁素体晶粒,其中稀土的作用尤为明显。(4)在一定的时效热处理工艺条件下,铜通过沉淀强化作用,可以增大铁素体不锈钢的硬度。稀土可以促进含铜铁素体不锈钢中铜的析出,从而增大铁素体不锈钢的硬度。(5)稀土和铜均可以增大铁素体不锈钢的硬度,其中稀土的作用尤为明显。当铜的加入量为1.71%时,铁素体不锈钢的硬度增加13.7%。在此基础上添加0.064%的稀土,含铜铁素体不锈钢的硬度增加16.5%。本论文的研究成果对于稀土在不锈钢中的应用具有理论指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 含铜不锈钢的发展概述
• 1.2.2 含铜钢的研究现状分析
• 1.2.3 稀土钢的研究现状分析
• 1.3 本课题的研究意义
• 1.4 本课题的研究内容
• 第2章 含铜铁素体不锈钢的铸态组织分析
• 2.1 研究方法
• 2.1.1 成分设计
• 2.1.2 制备过程
• 2.1.3 金相分析
• 2.1.4 扫描电镜分析
• 2.2 结果分析与讨论
• 2.2.1 铜对铸态组织形貌的影响
• 2.2.2 稀土对铸态组织形貌的影响
• 2.2.3 晶界及晶内的元素分布
• 2.3 本章小结
• 第3章 含铜铁素体不锈钢的热模拟实验研究
• 3.1 研究方法
• 3.1.1 试样制备
• 3.1.2 实验设备
• 3.1.3 实验步骤
• 3.1.4 检测方法
• 3.1.5 研究方案
• 3.2 结果分析与讨论
• 3.2.1 铜对热模拟组织形貌的影响
• 3.2.2 稀土对热模拟组织形貌的影响
• 3.2.3 硬度分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 含铜铁素体不锈钢的时效热处理研究
• 4.1 研究方法
• 4.1.1 试样制备
• 4.1.2 实验设备
• 4.1.3 实验步骤
• 4.1.4 检测方法
• 4.1.5 研究方案
• 4.2 结果分析与讨论
• 4.2.1 化学成分对不锈钢硬度的影响
• 4.2.2 时效时间对不锈钢硬度的影响
• 4.2.3 时效温度对不锈钢硬度的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢