超高强度AISI420马氏体不锈钢强韧化机理与腐蚀性能研究

作     者：徐涛 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周浩

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：马氏体不锈钢 AISI420钢 超高强度 F-M双相不锈钢 回火 碳化物析出 力学性能 耐腐蚀性 

摘      要：钢铁作为最常见的材料,广泛应用于城市建筑、交通、化工等各领域。马氏体不锈钢作为钢铁材料的一种,其特点是淬透性好,可以通过淬火、回火以及轧制等热处理和变形工艺进行强化,可以获得较高的强度和硬度。因此,马氏体不锈钢广泛应用于发动机叶片、轴承、刃具、水电站的大型铸件以及阀门类铸件等领域。传统的马氏体不锈钢通过淬火以发生马氏体相变从而获得超高的硬度,却极大地影响了材料的塑性。如今,超高强度、耐腐蚀性能、结构减重、低成本等设计理念使该类钢的优势在不同的领域得到应用,并成为了国内外学者密切关注和研究的热点。如何将热处理与变形技术巧妙结合,在获得超高强度的同时又保持一定的塑性成为高强度马氏体不锈钢研究领域亟待解决的问题。因此本文选用AISI420马氏体不锈钢,通过热处理与变形强化相结合的工艺手段,分别制备了超高强度铁素体-马氏体(F-M)双相不锈钢以及超高强度全马氏体不锈钢,研究其热处理及变形过程中的微观组织演化行为、力学行为、腐蚀行为、强韧化机理以及腐蚀机理,该工作的主要内容如下:(1)提出了一种制备超高强度F-M双相不锈钢的工艺路线。该工艺方法主要通过对淬火后的双相不锈钢进行温轧实现。通过准静态拉伸试验测得制备的F-M双相不锈钢的抗拉强度达到2395 MPa,断裂延伸率为5.09%,其优异的力学性能归因于温轧协调了铁素体和马氏体之间的协调变形能力,并引入大量的位错,利用碳化物钉扎位错和抑制界面迁移从而稳定纳米结构。(2)提出了一种制备超高强度全马氏体不锈钢的工艺路线。该工艺方法主要通过对淬火后的全马氏体不锈钢进行温轧实现。所制备的全马氏体不锈钢拥有2448 MPa的抗拉强度以及8.06%的断裂延伸率。同时,该章节还研究了回火、温轧、回火+冷轧对马氏体不锈钢组织和性能的影响。(3)通过对AISI420马氏体不锈钢进行1100°C淬火及不同温度回火,制备了强度、塑性和耐蚀性能均同步提高的马氏体不锈钢。研究了不同的回火温度对AISI420钢的组织和耐腐蚀性能的影响。此外,还研究了回火、相组成以及塑性变形对AISI420不锈钢腐蚀性能的影响。