00Cr12Ti铁素体不锈钢的再结晶退火与成形性研究

中小形变退火后410S铁素体不锈钢组织和性能的变化材料成型与控制工程专业毕业设计毕业论文毕业设计(论文)中小形变退火后410S铁素体不锈钢组织和性能的变化学院：机械工程学院专业：材料成型与控制工程姓名：闫白学号： 0712202081指导教师：方晓英教授毕业设计（论文）时间：二О一一年五月三日～五月三十一日共四周摘要本文将对中小形变锻造后在相同温度，不同时间退火后的410S铁素体不锈钢进行微观组织观察、硬度比较和织构分析，研究再结晶和形变以及退火时间的关系。

结果表明：（1）热轧态的410S试样，在1200℃下退火5min可以使碳化物比较充分的溶解，获得比较均匀的组织和粗晶。

（2）锻造后的金属，其硬度值会提高，这是由于变形产生了畸变能，储存在内部，以及加工硬化的缘故。

（3）在相同的退火温度800℃下，在不同的退火时间（5min，0.5h，1h）都会经过回复、再结晶、晶粒长大三个阶段。

这个过程中会有碳化物析出，并会产生少量的低碳马氏体。

（4）热轧态410S样品经1200℃下退火5min的预处理，在27%形变800℃退火完全再结晶时间为0.5h，在57.9%形变800℃退火完全再结晶时间接近1h。

（5）变形量越大，其变形后硬度越低，完全再结晶时间越长。

这这是由于变形量越大，变形速率越大，变形热就越多，一定程度上消除了残余应力，从而其硬度值越低；在再结晶过程中，要释放变形热，所以变形热越多，其完全再结晶时间越长。

（6）在退火的过程中，随着退火时间的延长，金属的硬度值会不断下降。

（7）27%形变锻压后，其硬度值在白灰两个区域差值较大，正好验证了取向依赖性，即变形过程中，某些区域硬化程度高，其硬度就高；某些区域硬化程度低，其硬度就低。

（8）27%形变-800℃-5min，27%-800℃-1h 和57.9%形变-800℃-1h都具有（110）和（211）织构，而57.9%形变-800℃-5min只有（110）织构。

冷变形对12Cr铁素体/马氏体钢回复与再结晶过程的影响T he Influence of Cold Deformation to12Cr Ferritic/M artensiticSteel Recovery and Recrystallization Process肖 翔1,刘国权1,2,胡本芙1,胡加学1,康人木1,郑 晓1(1北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;2新金属材料国家重点实验室,北京100083)XIAO Xiang1,LIU Guo quan1,2,H U Ben fu1,H U Jia x ue1,KANG Ren mu1,ZH ENG Xiao1(1Scho ol of Materials Science and Eng ineer ing,University of Science andTechnolog y Beijing,Beijing100083,China;2State Key Laboratory fo rAdvanced M etals and M aterials,Beijing100083,China)摘要:研究了一种新型高Cr低活性铁素体/马氏体(F/M)钢用作超临界水堆燃料包壳管用候选材料,研究冷变形对其铁素体和板条马氏体双相组织的回复、再结晶过程的影响。

结果表明,不同冷变形量对板条马氏体再结晶的促进程度不同,10%冷变形后780 高温退火只发生回复,回火马氏体板条发生合并与迁移;60%冷变形后780 高温退火,回火马氏体发生快速回复和再结晶。

相同冷变形量下,高温退火时回火马氏体会优先于铁素体发生再结晶。

12% 铁素体的存在并不会明显延缓回火马氏体的再结晶过程,长时退火后,少量的铁素体晶粒都会转变成二次再结晶铁素体晶粒,最终组织为细晶铁素体。

关键词:低活性;铁素体/马氏体钢;冷变形;回复与再结晶中图分类号:T L341;T G111.3;T G113.1 文献标识码:A 文章编号:1001 4381(2011)02 0073 06Abstract:A new high Cr low activation ferritic/m ar tensitic(F/M)steel used for candidate cladding tube in supercritical w ater reactor has developed,resear ch for the influence of cold deform ation to its ferrite and lath martensite in the recovery and recry stallizatio n pro cess.The results show ed that cold defo rmatio n can promo te the recrystallization of lath martensite in differ ent degr ees,annealing at 780 after10%cold defo rmatio n o ccurs only reco ver y process,m ar tensite lath is merg ed w ith trans fer,how ever,annealing at780 after60%cold defor matio n,tempered martensite o ccurs rapid re covery and r ecrystallization.After the same amount of co ld deform ation,temper ed martensite r ecrys tallization w ill g ive prior ity to the ferrite in hig h tem perature tempering pro cess.12% ferrite w ill no t sig nificantly delay the re crystallization pro cess of m ar tensite,after long tempering,the ferrite grains are converted into secondary recrystallized ferrite grains.The final microstructure is fine grain ferrite.Key words:low activation;ferritic/martensitic steel;cold deform ation;recovery and recry stallizatio n先进的9 12Cr铁素体/马氏体(F/M)钢是极具潜力的第IV代核反应堆候选材料,既可用于堆芯燃料包壳管,也可用于代替堆外某些耐蚀性不强的低合金钢[1,2]。

超纯Cr12铁素体不锈钢的组织、织构及成形性能研究的开题报告1. 研究目的超纯Cr12铁素体不锈钢被广泛应用于航空、航天、核工业等高端领域，以其对腐蚀、高温、磨损及疲劳等性能的要求越来越高，对其组织和织构进行研究将有助于理解其性能和优化工艺，提高其应用价值。

本研究旨在通过对超纯Cr12铁素体不锈钢的组织、织构及成形性能的研究，探索其制备和应用的新途径和新思路。

2. 研究内容（1）超纯Cr12铁素体不锈钢的制备工艺及工艺优化；（2）超纯Cr12铁素体不锈钢的微观组织及织构特征分析；（3）形变工艺对超纯Cr12铁素体不锈钢组织和织构的影响；（4）超纯Cr12铁素体不锈钢的成形性能研究；（5）超纯Cr12铁素体不锈钢在高温、高压、腐蚀等复杂环境下的性能测试和分析。

3. 研究方法（1）超纯Cr12铁素体不锈钢的制备采用熔蚀法和真空感应熔炼法进行；（2）采用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射等分析手段对超纯Cr12铁素体不锈钢的组织和织构进行研究；（3）采用不同形变工艺对不锈钢进行热成形和冷成形处理，研究形变工艺对组织和织构的影响；（4）采用拉伸试验、冲击试验等方法测试不锈钢的力学性能，研究其成形性能；（5）采用高温、高压、腐蚀等测试方法对不锈钢进行性能测试和分析。

4. 研究意义（1）对超纯Cr12铁素体不锈钢的组织和织构进行深入研究，有助于深入理解其性能和制备工艺；（2）研究成形工艺对超纯Cr12铁素体不锈钢的影响，为其制备和应用提供新的途径和思路；（3）分析超纯Cr12铁素体不锈钢在高温、高压、腐蚀等复杂环境下的性能，为其应用提供更加可靠的保障。

5. 研究进度安排第一年：（1）文献综述、选题定位，研究方法的确定；（2）超纯Cr12铁素体不锈钢的制备工艺和组织结构分析；（3）形变工艺对超纯Cr12铁素体不锈钢的影响研究。

第二年：（1）超纯Cr12铁素体不锈钢的组织和织构特征分析；（2）超纯Cr12铁素体不锈钢的成形性能研究；（3）超纯Cr12铁素体不锈钢在高温、高压、腐蚀等复杂环境下的性能测试和分析。

专利名称：一种提升00Cr12Ni10MoTi马氏体时效不锈钢低温冲击韧性的热处理方法
专利类型：发明专利
发明人：孙明月,张洪林,徐斌,刘朝晖,李殿中
申请号：CN202010065551.1
申请日：20200120
公开号：CN111118258A
公开日：
20200508
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于冶金生产工艺技术领域，本发明涉及一种提升纳米析出强化型
00Cr12Ni10MoTi马氏体时效不锈钢低温冲击韧性的热处理方法，满足用户对不同规格锻造材料力学性能的技术需求。

按重量百分比计，马氏体时效不锈钢为包含有下述组分的固溶时效处理棒材：
C≤0.03％、Si≤0.03％、Mn≤0.15％、Ni 9.4～10.3％、Cr 11.5～12.5％、Mo 0.6～0.8％、Ti 0.18～0.21％、Al≤0.20％，余量为Fe和不可避免的杂质。

热处理方法包括按顺序设置的双固溶热处理和时效热处理，其中双固溶热处理包括预固溶处理、常规固溶处理和水淬处理工序三个步骤。

采用本发明热处理方法能够在保证强度等级的前提下，显著提升材料的低温冲击韧性，从而获得良好的综合力学性能。

申请人：中国科学院金属研究所
地址：110016 辽宁省沈阳市沈河区文化路72号
国籍：CN
代理机构：沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：张志伟
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《12%Cr耐热钢微观组织与力学性能研究》篇一一、引言随着现代工业的飞速发展，耐热钢在高温环境下的应用变得越来越广泛。

12%Cr耐热钢作为其中一种重要材料，因其优良的高温力学性能和耐腐蚀性在许多领域中有着广泛的应用前景。

然而，对于其微观组织与力学性能的深入研究仍具有重要意义。

本文旨在通过实验研究和理论分析，深入探讨12%Cr耐热钢的微观组织与力学性能，为该材料的应用提供理论依据和实验支持。

二、实验材料与方法本研究所用的实验材料为12%Cr耐热钢。

在实验过程中，我们首先采用金相显微镜、透射电子显微镜等手段观察其微观组织结构，并运用X射线衍射仪分析其相组成。

在此基础上，通过拉伸试验、硬度测试等手段研究其力学性能。

三、微观组织研究（一）相组成通过X射线衍射仪的分析，我们发现12%Cr耐热钢主要由奥氏体相、铁素体相及少量的其他析出相组成。

其中，奥氏体相为主要的结构组成，对材料的力学性能具有重要影响。

（二）微观结构金相显微镜和透射电子显微镜的观察结果显示，12%Cr耐热钢的微观结构具有较高的晶粒密度和良好的晶界结构。

此外，我们还观察到了一些细小的析出物，这些析出物对材料的力学性能具有重要影响。

四、力学性能研究（一）拉伸性能拉伸试验结果表明，12%Cr耐热钢具有较高的抗拉强度和良好的塑性。

在高温环境下，其拉伸性能仍能保持较好的稳定性。

这主要得益于其优良的微观组织结构和相组成。

（二）硬度性能硬度测试结果表明，12%Cr耐热钢的硬度较高，且在不同温度下的硬度变化较小。

这表明该材料在高温环境下仍能保持较好的硬度性能。

五、结果与讨论（一）结果概述通过实验研究，我们得出以下结论：12%Cr耐热钢的微观组织主要由奥氏体相、铁素体相及其他析出相组成，具有较高的晶粒密度和良好的晶界结构。

在力学性能方面，该材料具有较高的抗拉强度、良好塑性及较高的硬度。

特别是在高温环境下，其力学性能仍能保持较好的稳定性。

（二）讨论与分析1. 微观组织对力学性能的影响：12%Cr耐热钢的优良力学性能主要得益于其良好的微观组织结构。

第22卷第11期2010年11月钢铁研究学报Jo urnal o f Iro n and Steel Resear chV o l.22,N o.11N o vember 2010基金项目:国家自然科学基金资助项目(50734002)作者简介:郑淮北(1984 ),男,博士生; E mail:Zhb021233@; 收稿日期:2010 03 2612%Cr 铁素体不锈钢焊接接头组织及韧性研究郑淮北1,2, 叶晓宁2, 王宝森2, 江来珠1,2, 刘振宇1, 王国栋1(1.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳110004;2.宝山钢铁股份有限公司研究院,上海200431)摘 要:对四种不同成分的12%Cr 铁素体不锈钢做了焊接性试验。

分析焊接接头的组织,测量了焊接接头的低温冲击功。

试验结果表明,随着碳含量的增加,焊接粗晶区组织由单相铁素体逐渐转变成以马氏体为主,粗晶区宽度变窄,晶粒尺寸变小。

细晶区组织以马氏体为主,组织细小均匀。

熔合线处和热影响区的低温冲击功相比母材均显著降低。

断裂路径分析结果表明,窄的粗晶区宽度和小的晶粒尺寸使断裂路径经过更多的奥氏体焊缝区,提高了整体的冲击韧性。

关键词:铁素体不锈钢;热输入;热影响区;显微组织;冲击韧性中图分类号:T G 457 1 文献标志码:A 文章编号:1001 0963(2010)11 0028 06Study on Microstructure and Toughness of Welded Joint of12%Cr Ferritic Stainless SteelZH ENG H uai bei 1,2, YE Xiao ning 2, WANG Bao sen 2, JIANG Lai zhu 1,2,LIU Zhen yu 1, WANG Guo do ng1(1.T he State K ey L abo rato ry of Ro lling and A utomation,N or theaster n U niversit y,Shenyang 110004,Liaoning,China;2.Resear ch Institute,Baoshan Iron and Steel Co ,L td,Shang hai 200431,China)Abstract:Weldability tests fo r fo ur 12%Cr fer rit ic stainless steels w ith differ ent chemical com positions w ere ca rr ied out.M icrostructures of welded joints were analyzed and meanwhile corresponding impact energies at a low temperature w ere measur ed.T he results sho w that micr ostr ucture in co arse g rain heat affect ed zone (CG HA Z)chang ed fr om fully fer rit e t o mainly martensite with an increase o f car bo n content.A t the same time,t he w idt h of CGH A Z was narr ow ed and its g rain size w as reduced.M icro structur e in fine g rain zo ne was mainly composed of martensite,and its g rain size was v ery small and unifo rm.T he impact energ ies in fuse line (FL )and heat affected zone w ere evi dently lo wer than the va lues o f base metals.Acco rding to the r esults o f fracture path analysis,a narr ow width of CGH A Z and a small gr ain size r esults in mor e austenitic w eld bead zone ex isting in the fr actur e path,which finally impr ove the impact toughness o f welded jo int s.Key words:ferr itic stainless steel;heat input;heat affected zone;microstr ucture;impact toughness12%Cr 铁素体不锈钢具有优良的耐蚀性能和机械性能,被广泛的应用在建筑结构、车辆结构和化工等领域。

形变退火后铁素体不锈钢的晶界组成及腐蚀特性铁素体不锈钢由于不含贵重的镍以及具有优异的晶间应力腐蚀抗力的特点，使得它成为未来不锈钢的重要发展趋势。

但由于晶界碳化物析出造成的合金焊缝和熔合线处的晶间腐蚀问题从某种程度上限制了它的使用。

目前为避免铁素体不锈钢晶间腐蚀的方法是回火处理(700～800℃)；添加合金元素(如Ti、Nb等)稳定化处理和通过精炼技术降低碳氮含量。

这些方法都不无弊端，且都是从抑制晶界碳化物析出的角度来考虑的。

可以想像，若通过控制和设计合金的晶界结构来减少或避免碳化物在晶界的析出行为有望是一个有效的方法。

晶界设计和控制的思想最早由日本学者提出，近20年来，该思想主要应用在中低层错能面心立方金属材料(如奥氏体不锈钢、铜合金、镍合金和铅合金等)的晶界设计和优化上，并发展为晶界工程或晶界特征分布优化，其基本思路是通过适当的合金化和加工工艺得到高比例的低能晶界，从而大幅度改善合金的晶界失效(晶间腐蚀、晶界应力腐蚀开裂及高温蠕变等)抗力。

而在具有体心立方晶体结构的铁素体不锈钢中，诱发低能的小角度晶界或称Σ1晶界应是改善晶间腐蚀抗力的一个行之有效的方法。

目前有关在铁素体不锈钢中诱发高比例的小角度晶界的加工工艺及小角度晶界的形成机理还鲜见报道，本文拟以410S不锈钢为研究对象，采用电子背散射(EBSD)技术探讨其形变退火后的晶界组成特性及晶界腐蚀特性。

实验用材为厚10mm的410S铁素体不锈钢热轧板材。

其化学成分为(质量分数，%)13.45Cr，0.027C，0.085Ni，0.70Si，0.325Mn，0.018P，0.0014S。

试样首先在930℃下退火30min，空冷(样品BM)，然后切取100mm×20mm×10mm的试样进行80%冷轧变形，形变后的试样在高温(1000℃)下退火30、60和120min。

经85%冷轧形变的410S铁素体不锈钢经1000℃退火时，退火初期晶粒长大不显著；当退火时间达到2h时，晶粒长大，平均晶粒尺寸达到65μm，同时晶粒的｛100｝<hkl>织构明显增强，由此导致的小角度晶界比例提高。

钢带再结晶退火原理一、钢的冷塑性变形不经加热在常温下的钢经轧制、拉拔、挤压等工艺，产生不能恢复原形状和尺寸的变形。

说明钢所受的加工压力大于钢的弹性极限，引起了钢的塑性变形，这一过程叫钢的冷塑性变形。

1.组织结构的变化。

钢在轧制时，尺寸和外形的变化是内部晶粒变形的总和，在轧制过程中，各个晶粒顺着轧制方面伸长压扁破碎形成纤维状，变形程度很大时，在破碎和拉长的晶粒内部出现了许多极细小的碎块，通常称这种结构为亚结构，这种晶粒称为亚晶粒。

2.内部应力。

在金属材料的冷塑性变形中，各种因素导致变形不均匀，使变形时所施加的能量中有10％～15％的比例以弹性能的形式保留在金属内部。

其具体形式就是金属中的弹性畸变和内应力。

3.冷塑性变形与变形组织。

在冷塑性变形中，随着变形程度的增大，各晶粒的取向大致趋于一致，这种由于变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织，叫变形结构。

例：带钢经压下率20％左右的冷轧后的晶粒组织被延伸和硬化，抗拉强度高达680mpa以上，而产品标准要求260～350mpa，这样的带钢几乎不能进行任何进一步加工形成，与产品要求完全不符，为此必须适当调整晶粒的结构以恢复所需的塑性，得到标准要求的力学性能和良好的成形性。

二、冷轧钢板的再结晶退火。

经冷塑性变形的金属，加热到再结晶温度以上，经保温后冷却的热处理工艺叫再结晶退火。

冷轧后金属内部组织产生晶粒拉长破碎和晶体缺陷大量存在的现象，有向稳定组织自发转化的趋势，然而在高温下，金属的原子动能小，扩散能力差，扩散速度慢。

这种自发倾向无法实现，必须施加推动力，这种推动力就是将带钢加热到一定的温度，使原子能量发生变化。

随着温度升高组织和性能的变化分三个阶段：回复、再结晶、晶粒长大。

1.回复。

当加热温度升高时，冷变形金属中微观内应力显著降低，但强度硬度变化不大，塑性和韧性稍有上升，显微组织无显著变化，新的晶粒没有出现，这种变化叫回复。

例：从室温到400℃，带钢内部的组织无显著变化，轧制过程被拉长的晶粒刚刚获得恢复，尚未形成再结晶。

焊接!"#$%&%’()*+,-’(.&/(0+1+(2+3)4+1!""#年第$期热输入对!!"#$%&’(’不锈钢焊接)*+组织及性能的影响山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心（太原市!565556）!!张心保!王志斌山西太原钢铁（集团）公司教培中心（565556）!!赵春林摘要!研究了铁道车辆用铁素体不锈钢55&1"#7’8’在9:;焊时，焊接热输入对<:=的组织及性能的影响。

结果表明，该钢种对焊接热输入非常敏感，须控制在">?@AA以下，多道焊时，热输入会随着焊道的增加而增加。

焊接热输入越大，接头<:=的金相组织和力学性能越差。

最后，总结了热输入及多道焊对<:=的组织与力学性能的影响规律，并提出了焊接该不锈钢的优化工艺措施。

关键词：!铁素体不锈钢!焊接!热影响区!组织!热输入中图分类号：!"#$$$%!前!!言铁素体不锈钢含铬量在""B C65B之间，不含镍或含少量镍，因此成本低廉，性能较碳钢优良，且价格受镍价波动的影响非常小。

目前，世界上各大不锈钢制造企业都在大力研发高性能的铁素体不锈钢或超级铁素体不锈钢并逐渐扩大其应用范围，铁素体不锈钢具有广阔的市场前景。

铁素体不锈钢具有较高的强度，较强的耐蚀性及耐磨性，深冲性能也比较好，能够满足对强度及耐蚀性能不是特别高的结构及零部件的要求，如餐具、厨具、栏杆、牌匾、容器、车辆和结构件等。

铁素体不锈钢在具备不锈钢优点的同时大大降低了成本，因此越来越受到钢铁行业及用户的重视。

但是，与普通碳钢及奥氏体不锈钢相比，由于铁素体组织固有的晶粒易长大的特性，使得焊接件的热影响区晶粒容易长大，导致组织结构及力学性能恶化，成为这类钢在焊接加工时最为突出的一个问题。

这一问题影响了该类不锈钢在机械结构及容器制造领域内的推广使用，是目前亟待解决的一项技术难点。

第十八章金属晶体结构及再结晶退火的机理、过程在金属学中，组织这个概念是指用肉眼或借助于各种不同放大倍数的显微镜所观察到的金属材料内部的情景。

习惯上用放大几十倍的放大镜或用肉眼所观察到的组织，称为底倍组织或宏观组织；用放大1000-2000倍的显微镜所观察到的组织，称为高倍组织或显微组织；通过几千倍到几十万倍的电子显微镜所观察到的组织，称为电镜显微组织或精细组织。

通过照片看到的组织，其组织形态是多种多样，非常复杂的。

从照片观察分析组织具有一个共同的较普遍的特征，即它是由许多好象生物学的细胞似的小单元所组成的。

组织形态多样性是由于这些小单元的形态、大小、相对数量和相对分布不同而产生的，亚晶界晶粒严格说，晶体结构是指原子集合体中各原子的具体组合状态。

成分、结构和组织三者即相互区别，又相互渗透，并分别在不同程度相互制约着，它们的综合作用决定了金属材料的性能。

如A8079、H14、H18等。

Fe-C合金相同的成分由于不同的结构，却使用方式不同。

当然也有些性能对结构、组织的变化很不敏感，如密度、比热、热传导性电阻等。

什么是晶体？凡是原子（或离子、分子）在三维空间按一定规律呈周期性排列的固体均是晶体。

非晶体是什么？在三维空间没有按一定规律不呈周期性排列的固体为非晶体。

如：木料、玻璃、棉花等。

液态金属的原子排列无周期规律性，不为晶体。

晶体和非晶体物质在性质上的区别主要有：①前者熔化时具有固定的熔点，而后者却存在一个软化温度范围，没有明显的熔点；②前者具有各向异性，而后者为各向同性。

由于具有各向异性，晶粒的位向是任意的，互相抵消，因此在一般情况下整个晶粒不显示各向异性称之为伪等向性。

在外界给予力使其晶粒的位向大致相同，那么就表现出各向异性，这在工业生产中已得多晶体金属中晶粒位向示意图金属晶体结构：自然界中的晶体有成千上万种，它们的晶体结构各不相同，其中最典型最常见的晶体结构有体心立方结构：α-Fe、Cr、Mo、W等30多种三种类型面心立方结构如：Fe、Cu、Al、Ag、Ni等20种金属具有这种结构密排六方结构：Zn、Mg、α-Co等前两种属于立方晶体系，后一种属于六方晶系。