Nikkelbesparend of nikkelvrij Austenitisch roestvrij staal verwijst naar austenitisch roestvast staal met Mn en N-generatie Ni. Het is een nieuwe materiaalontwikkelingsrichting die de afgelopen jaren veel aandacht heeft gekregen met de vooruitgang van de metallurgische technologie. Omdat stikstofhoudend austenitisch roestvrij staal veel voordelen heeft, heeft het een onderzoeksboom veroorzaakt. Met de vooruitgang van de productietechnologie van stikstofhoudend austenitisch roestvrij staal, zullen de productiekosten blijven dalen, zullen de prestaties verder worden verbeterd en zal het toepassingsgebied van stikstofhoudend austenitisch roestvrij staal zal blijven uitbreiden.
Daarom kan worden verwacht dat stikstofhoudend, met name stikstofrijk austenitisch roestvrij staal op grote schaal zal worden gebruikt in veel belangrijke gebieden zoals transport, constructie, ruimtevaart, scheepsbouwkunde, atoomenergie en militaire industrie. In deze studie werden mangaan en stikstof gebruikt om de rol van nikkel in de structuur en eigenschappen van roestvrij staal gedeeltelijk te vervangen. De structuuranalyse en trek- en impactmechanische eigenschappen van twee nikkelarme roestvaste staalsoorten met verschillend stikstofgehalte werden uitgevoerd, en het breukmechanisme werd bestudeerd.
Afhankelijk van de invloed van legeringselementen op de structuur en eigenschappen van austenitisch staal, werd tweecomponenten roestvast staal met een laag nikkelgehalte ontworpen. Na te zijn gesmolten en gesmeed in een vacuümsmeltoven, wordt de belangrijkste chemische samenstelling van het materiaal weergegeven in tabel 1. Gebruik draadsnijden om het materiaal te verwerken tot een lange strook impactmonster en een rond staafvormig trekmonster, die elk 3 monsters nemen. In de SXZ-10-13 box-type weerstandsoven wordt het monster behandeld met een vaste oplossing.
De vaste-oplossingstemperatuur van het teststaal met een hoog stikstofgehalte is 1050 ℃ en het teststaal met een laag stikstofgehalte is 1100 ℃. De koelmethode is waterkoeling. Na oplossingsbehandeling wordt het monster met de grootte van 10 mm × 10 mm × 10 mm getest op de Rockwell-hardheidstester model HR150A, de belasting is 1.96 N, de drukhoudtijd is 20 seconden en elk monster krijgt 3 punten en neemt het gemiddelde . De impacttest bij kamertemperatuur wordt uitgevoerd op de XJ-502 gecombineerde impacttester in overeenstemming met GB/T229-2007 "Charpy Pendulum Impact Test Method for Metallic Materials".
De trekproef bij kamertemperatuur wordt uitgevoerd op een elektronische kruiptestmachine model RDL100 in overeenstemming met GB/T228-2002 "Metallic Materials Room Temperature Tensile Test Method". Bereid metallografische monsters voor en observeer de microstructuur met behulp van Leica's DM2500M transflectieve optische microscoop. D/MAX2005PC röntgendiffractometer werd gebruikt om de structuur te analyseren en een JSM-7001F scanning-elektronenmicroscoop (SEM) werd gebruikt om trek- en impactbreuken waar te nemen.
Tabel 1 Chemische samenstelling van teststaal (massafractie %)
| Staal testen | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | N | Fe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hoge stikstof | 0.0350 | 0.158 | 14.96 | 0.0233 | 0.0162 | 16.94 | 2.56 | 1.65 | 0.75 | Bal |
| Lage stikstof | 0.0324 | 0.226 | 19.78 | 0.0248 | 0.0175 | 17.46 | 1.68 | 1.64 | 0.213 | Bal |
De resultaten laten zien:
(1) De matrix van hoog stikstof- en laag stikstofgehalte en roestvrij staal met een laag nikkelgehalte na de vaste oplossing is eenfasig austeniet en een tweefasige structuur met half austeniet en ferriet. De treksterktes van beide zijn relatief hoog, respectievelijk 840.18 en 688.38MPa. Stikstof fungeert als een interstitieel atoom om een goede versterking van de vaste oplossing in staal te bereiken.
(2) De trek- en slagbreuken bij kamertemperatuur van de teststaalsoorten met een hoog stikstofgehalte en een laag stikstofgehalte hebben duidelijke kuiltjes in de morfologie. De impactabsorptie-energie is respectievelijk 191 en 250J en heeft een goede slagvastheid en de hardheid is groter dan 93HRB. De uitgebreide mechanische eigenschappen van austeniet met een hoog stikstofgehalte bij kamertemperatuur zijn beter dan duplex roestvast staal met een laag stikstofgehalte.