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作者：黄新宇福建工程学院

学位级别：硕士

00cr12铁素体不锈钢是一类典型的低Ni低cr铁素体不锈钢,在使用过程中会受到晶间腐蚀的影响导致零部件失效。不同于低层错能面心立方结构的奥氏体不锈钢,高层错能体心立方结构的铁素体不锈钢在形变及再结晶等组织重构过程中很难形成结构... 详细信息

00cr12铁素体不锈钢是一类典型的低Ni低cr铁素体不锈钢,在使用过程中会受到晶间腐蚀的影响导致零部件失效。不同于低层错能面心立方结构的奥氏体不锈钢,高层错能体心立方结构的铁素体不锈钢在形变及再结晶等组织重构过程中很难形成结构稳定且十分耐蚀的奇异晶界(共格孪晶界)。但有研究表明,{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界是铁素体不锈钢中抗腐蚀性能较好的晶界,故如何提升{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界的比例是改善00cr12铁素体不锈钢抗晶间腐蚀能力的关键问题。因此本文采用五参数分析法和晶界界面匹配对{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界进行表征,研究不同轧制温度和轧制变形量以及退火时间对00cr12铁素体不锈钢{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界的影响因素,本文主要研究结果如下:将1170℃、40min固溶处理后,多道次单向轧制总变形约为80%的00cr12铁素体不锈钢,在750℃再结晶退火2h得到的样品作为本文实验的初始样品。初始样品中{0 1 1}/{01 1}近奇异晶界的比例为4.03%。不同轧制温度对样品中{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界有显著影响。初始样品分别于350℃、500℃、580℃、650℃和690℃进行总厚度减缩量为70%的单向轧制,然后在750℃退火2h进行再结晶处理。{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界的比例随轧制温度的升高先增大后减小,650℃轧制的样品{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界的比例达到极大值6.82%。这是因为,650℃轧制再结晶的样品中{1 1 0}及其漫散织构造成的。不同轧制变形量对样品中{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界有显著影响。初始样品在650℃分别进行厚度减缩量30%、50和70%的单向轧制,然后在750℃退火2h再结晶。{0 1 1}/{01 1}近奇异晶界比例随着轧制变形量的降低而降低,30%轧制变形量再结晶样品中{0 11}/{0 1 1}近奇异晶界的比例仅为3.42%。这是由于,三组样品中{1 1 0}及其漫散织构的强度不同,导致三组样品中{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界的比例不同。不同退火时间对{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界有显著影响。初始样品经650℃单向轧制70%后分别退火1h、2h和3h,样品中{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界的比例随着退火时间的延长而下降,退火3h的再结晶样品中{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界的比例仅有3.81%。这是由于,随着退火时间的增加,晶界朝低能稳定的方向迁移,所以{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界的比例先上升;在退火3h后发生了相变形核再结晶,随机晶界大量出现,导致晶界总量增加,近奇异晶界比例下降。离线原位腐蚀实验结果表明,00cr12铁素体不锈钢中{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界耐蚀性明显好于一般大角度晶界。O点阵计算结果表明{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界原子周期有序好于一般晶界,这是{0 1 1}/{0 1 1}近奇异晶界耐蚀性强的原因。

关键词： 00cr12铁素体不锈钢近奇异晶界晶界界面匹配晶间腐蚀

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轧制变形及再结晶00cr12铁素体不锈钢中的{011}/{011}近奇异晶界

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中国科学：技术科学 2024年第3期54卷 459-476页

作者：黄新宇王卫国 ROHRER Gregory S 徐刚陈松冯小铮张厚安陈文哲周邦新福建理工大学晶界工程研究所福州350118 福建理工大学材料科学与工程学院福州350118 Department of Materials Science and Engineering Carnegie Mellon UniversityPittsburgh 15213-3890USA 厦门理工学院材料科学与工程学院厦门361024 上海大学材料研究所上海200072

不同于低层错能面心立方结构的奥氏体不锈钢,高层错能体心立方结构的铁素体不锈钢在形变及再结晶等组织重构过程中很难形成结构稳定且十分耐蚀的奇异晶界(共格孪晶界).研究{011}/{011}近奇异晶界的影响因素和形成机理,将有可能为改善铁... 详细信息

不同于低层错能面心立方结构的奥氏体不锈钢,高层错能体心立方结构的铁素体不锈钢在形变及再结晶等组织重构过程中很难形成结构稳定且十分耐蚀的奇异晶界(共格孪晶界).研究{011}/{011}近奇异晶界的影响因素和形成机理,将有可能为改善铁素体不锈钢,特别是低cr铁素体不锈钢晶间腐蚀性能提供晶界工程新思路.本文选用经固溶处理和组织均匀化处理的00cr12低cr铁素体不锈钢为实验材料,5个平行试样分别在350℃,500℃,580℃,650℃和690℃进行厚度减缩量为70%的单向轧制变形后,立即进行750℃、2 h再结晶退火处理.使用基于电子背散射衍射和五参数分析的晶界界面匹配表征方法对上述样品进行测试和分析发现,轧制温度对00cr12铁素体不锈钢再结晶{011}/{011}近奇异晶界比例有显著影响,再结晶后的{011}/{011}近奇异晶界比例随再结晶退火前轧制温度的升高先上升再下降,其中经650℃轧制的样品,其再结晶后{011}/{011}近奇异晶界比例达到极大值6.82%.取向分布函数(ODF)和重叠极图晶界迹线分析表明,经650℃轧制的样品,其再结晶组织中形成了强的{011}织构;具有{011}及其漫散取向的晶粒之间较多地存在/θ取向差关系(θ为绕的旋转角),其关联晶界为{011}/{011}近奇异晶界,这是经650℃轧制的样品,其再结晶后{011}/{011}近奇异晶界比例达到极大值的原因.离线原位表面侵蚀实验表明,{011}/{011}近奇异晶界的腐蚀抗力显著高于一般晶界.因此,基于本文研究结果,进一步调控并提高{011}/{011}近奇异晶界的比例将有助于从根本上显著改善00cr12铁素体不锈钢晶间腐蚀性能.

关键词： 00cr12铁素体不锈钢近奇异晶界晶界界面匹配晶间腐蚀

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