【摘 要】
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高氮无镍奥氏体不锈钢具备优异的性能,与传统含镍奥氏体不锈钢相比,不仅能够满足高强、高韧、高耐蚀以及无磁等工程应用要求,而且因加入大量的氮替代镍而获得了明显的成本优势。同时,因不含人体致敏的镍元素,也使其成为生物材料的研究热点之一。作为一种新的资源节约型不锈钢,对其力学性能和应力腐蚀性能的研究,具有重要的实际意义。本文选取18Cr-16Mn-2Mo-0.85N和19Cr-16Mn-2Mo-0.49N
【基金项目】
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中央高校基本业务费种子项目“晶界特征分布优化改善高氮无镍奥氏体不锈钢晶间应力腐蚀开裂性能研究”；
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高氮无镍奥氏体不锈钢具备优异的性能,与传统含镍奥氏体不锈钢相比,不仅能够满足高强、高韧、高耐蚀以及无磁等工程应用要求,而且因加入大量的氮替代镍而获得了明显的成本优势。同时,因不含人体致敏的镍元素,也使其成为生物材料的研究热点之一。作为一种新的资源节约型不锈钢,对其力学性能和应力腐蚀性能的研究,具有重要的实际意义。本文选取18Cr-16Mn-2Mo-0.85N和19Cr-16Mn-2Mo-0.49N高氮无镍奥氏体不锈钢作为研究材料,考察了 18Cr-16Mn-2Mo-0.85N和19Cr-16Mn-2Mo-0.49N实验用钢在不同应变速率下的变形行为并探讨了变形机制;利用电子背散射衍射（EBSD）技术研究了形变热处理对18Cr-16Mn-2Mo-0.85N实验用钢晶界特征分布（GBCD）的影响,探究了晶界特征分布的演变行为;采用慢应变速率拉伸（SSRT）法研究了 18Cr-16Mn-2Mo-0.85N实验用钢的应力腐蚀开裂（SCC）行为,分析了不同类型晶界（包括三叉晶界）对应力腐蚀的影响,初步探究了 GBCD与SCC之间的关系。与传统的含镍奥氏体不锈钢相比,高氮无镍奥氏体不锈钢具有较高的强度,而延性较低。随应变速率的提高,屈服强度提高,而抗拉强度和总延伸率降低;随氮含量的增加,屈服强度和抗拉强度均提高,而总延伸率有所降低。不同应变速率和氮含量下,短程有序结构和层错能对变形的影响比重不同,在它们的共同作用下,按照“位错滑移/塞积→平面滑移型位错结构→类孪晶带→形变孪晶”的路线进行演变。对18Cr-16Mn-2Mo-0.85N实验用钢进行不同的形变热处理后发现,冷轧5%后在1150℃下退火1Omin为本实验条件下GBCD优化的最佳工艺制度。特殊晶界（主要为Σ3、Σ9和Σ27组成）的比例由初始状态下的49.76%提高到了 69.49%。晶界特征分布优化后,晶界以被特殊晶界打断的一般大角晶界包围着大量特殊晶界的团簇形态存在。在最优工艺制度下,一般大角晶界被特殊晶界打断的程度最严重,团簇尺寸最大,从而实现了 GBCD优化。对18Cr-16Mn-2Mo-0.85N实验用钢进行SSRT应力腐蚀实验发现,靠近样品表面的区域发生了沿晶腐蚀,开裂的晶界主要为一般大角晶界,裂纹在J1或J2型三叉晶界处得到了缓和或阻止,裂纹尖端发生了较大的塑性变形。
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