Mn-N节约型高强双相不锈钢的组织和性能研究.pdf

摘要

摘要

节约型双相不锈钢是不锈钢材料里最具有发展前景的材料之一，在化工、石化、

海水淡化等领域得到广泛应用。节约型双相不锈钢由奥氏体（γ）和铁素体（α）两相

组织构成，具有高耐腐蚀性能和优异的机械性能。但是，近年来工程领域对节约型双

相不锈钢的性能提出了更高的要求。而固溶处理和冷轧工艺均可通过调控微观组织来

改善其力学性能。因此，为了更好的提升节约型双相不锈钢的组织及性能，扩大该类

材料在不同工程领域的实际应用范围，有必要开发新型高性能的节约型双相不锈钢。

本文以自主开发设计的Fe-0.02C-20Cr-6Mn-1Ni-0.2N-0.35Si节约型双相不

锈钢为研究对象，采用光镜、扫描电镜、电子背散射衍射技术、X射线衍射仪、拉

伸实验和电化学工作站等，研究了固溶处理对该新型节约型双相不锈钢显微组织、力

学性能和耐腐蚀性能的影响。同时，还探究了冷轧变形工艺与其微观组织和力学性能

的内在联系。主要结果如下：

（1）随着固溶温度的升高，奥氏体逐渐转变为铁素体，两相组织均从条状结构

转变为岛状结构；由于元素的重新配分，奥氏体的层错能也随着固溶温度的升高从18

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mJ/m升高至38mJ/m，抑制了马氏体相变，导致TRIP效应减弱。随着固溶温度的

升高，实验钢的点蚀电位先提高后减弱，在1100℃和1150℃时，点蚀电位相差无

几，说明两种温度下实验钢表面钝化膜稳定性较高，对点蚀具有更好的抑制作用。随

着铁素体相比例的提高，铁素体内Cr的浓度降低，导致腐蚀速率升高且铁素体成为

腐蚀优先相。固溶温度为1100℃时，抗拉强度可达901.1MPa，屈服强度为561.5

MPa，延伸率达到69.8%；点蚀电位达到347.3mV，兼顾了力学性能和良好的耐腐蚀

性能，展现出了优越的综合性能。

（2）在低变形量的冷轧过程中，应变主要分配在奥氏体上，并形成了应变诱导

马氏体（α′）。冷轧变形量越大，应变诱导马氏体含量越多。当变形量达到70%时，马

氏体含量可达到42.2%。通过电子背散射衍射技术发现，实验钢中存在γ→ε马氏体

（过渡相）→α′马氏体和γ→α′马氏体两种马氏体相变机制。随着冷轧变形量的增大，

冷轧试样的强度显著提高，而延伸率急剧下降。当变形量增加至70%时，冷轧试样的

屈服强度和抗拉强度达到1551.9MPa和1834.1MPa，与固溶试样相比分别提高了

193%和87.8%，显微硬度为538.2HV与固溶态相比提高了81.1%。

关键词：节约型双相不锈钢固溶处理力学性能腐蚀性能冷轧变形

I

Abstract

Abstract

Leanduplexstainlesssteelisoneofthemostpromisingmaterialsamongstainlesssteel

materials,andhasbeenwidelyusedinfieldssuchaschemical,petrochemical,andseawater

desalination.Leanduplexstainlesssteelmadeofaustenite(γ)andferrite(α)Composedofa

two-phasestructure,ithashighcorrosionresistanceandexcellentmechanicalproperties.

However,inrecentyears,theengineeringfieldhasputforwardhigherrequirementsforthe

performanceofleanduplexstainlesssteel.Bothsolidsolutiont