TP321奥氏体不锈钢晶间腐蚀与晶界特征分布研究

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TP321奥氏体不锈钢具有良好的综合力学性能、易加工性和耐腐蚀性,广泛应用于石油、化工、海洋等恶劣的环境中。晶界作为多晶材料的薄弱环节,往往会成为奥氏体不锈钢腐蚀的突破口,发生晶间腐蚀。通过提高奥氏体不锈钢中特殊晶界的比例,打断大角度晶界的网络连通性,可实现晶界特征分布优化,提高材料抗晶间腐蚀性能。本文研究了TP321奥氏体不锈钢晶间腐蚀现象的影响因素,分析了单次冷轧退火工艺和循环压缩热处理工艺对TP321奥氏体不锈钢晶界特征分布的影响,探讨了TP321奥氏体不锈钢晶界特征分布优化中的组织演变规律。结果表明,当敏化时间一定时(48 h),TP321奥氏体不锈钢晶间腐蚀最敏感温度为700℃;而当敏化温度固定为700℃,敏化时间越长,TP321奥氏体不锈钢的晶间腐蚀程度越重。900℃稳定化处理,可降低TP321不锈钢晶间腐蚀敏感性,稳定化处理过程中析出了大量的Ti C颗粒,消耗了固溶的C原子。随着稳定化时间的延长,再活化率Ra下降,晶间腐蚀敏感度降低,处于良好的钝化状态。单道次小变形量(6.5%)冷轧变形后,TP321奥氏体不锈钢在900℃条件下退火,退火12 h,不足触发再结晶。特殊晶界比例随着退火时间的延长而增加,72 h退火后,特殊晶界比例由35.6%增大至60.2%。而经大变形量(50%)冷轧变形的材料,可迅速完成再结晶,特殊晶界的比例随退火时间的延长,变化较小。而在单次变形量3~12%循环形变热处理中,随着循环道次的增加,平均晶粒尺寸越大,晶粒有异常长大的趋势。变形量越大,应变不均匀程度越高,晶粒异常长大现象越明显。TP321奥氏体不锈钢中,特殊晶界生成主要发生在退火的再结晶过程,特殊晶界比例与应变不均匀、晶粒异常长大和再结晶程度有关,其中主要因素为再结晶程度。在变形量、热处理、热处理温度/时间等多因素的共同作用下,奥氏体不锈钢再结晶程度越高,特殊晶界比例越大。
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