氮含量對不銹鋼管顯微硬度的影響有哪些

浙江至德鋼業(yè)有限公司技術(shù)人員為了研究氮含量對不銹鋼管顯微硬度的影響，采用HV-50A型維氏硬度計對鍛后及各固溶時效溫度處理后的試樣進(jìn)行硬度測試。

一、實(shí)驗(yàn)過程

本實(shí)驗(yàn)測量儀器選用HMV-1000TMB視頻顯示自動轉(zhuǎn)塔顯微硬度計，儀器的加載方式為自動加載，加載速度為50 mms^-1，選用5 kg載荷，載荷力作用時間為15秒。用頂角為136°的金剛石方形錐壓入器以120kg的載荷壓入待測樣品中，規(guī)定時間后，得到的壓痕凹坑的表面積除以載荷值即為維氏硬度值，壓痕凹坑的表面積由兩次量得的對角線長度得到。最后結(jié)果取測試面上3個不同點(diǎn)的平均值。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

  硬度測試結(jié)果表明：三種200A奧氏體不銹鋼管1#（0.14%氮）、2#（0.16%氮）、3#（0.19%氮）鍛后空冷態(tài)顯微硬度依次為：255.2 HV0.5、292.88 HV0.5、268.06HV0.5；1150℃固溶處理后：227.18 HV0.5、231.84 HV0.5、209.38 HV0.5；700℃時效處理后：227.52 HV0.5、235.26 HV0.5、217 HV0.5；800℃時效處理后：220.44HV0.5、215.28 HV0.5、210.2HV0.5；900℃時效處理后：230.72 HV0.5、234.52 HV0.5、222.4 HV0.5。

  不銹鋼管經(jīng)固溶處理，氮等合金元素溶入基體，鋼的硬度降低。時效處理后化合物相析出，提高了鋼的硬度。

三、總結(jié)

 ①. 由固溶時效態(tài)的XRD衍射圖譜，1150℃固溶處理時，三個不銹鋼管試樣都存在奧氏體和少量α-Fe相，時效處理之后，除了奧氏體和α-Fe相之外，有少量其他峰出現(xiàn)，900℃時效時最為明顯。

 ②. 200A奧氏體不銹鋼管鍛后空冷態(tài)組織，基體為奧氏體，條狀組織為α-Fe相。組織致密，晶粒細(xì)小，沒有宏觀裂紋、大型夾雜物，但是存在一些顯微坑洞，1#（0.14%N）試樣最為明顯。1#（0.14%氮）試樣晶粒直徑0.05 mm，2#（0.16%氮）、3#（0.19%氮）試樣晶粒直徑為0.03 mm、0.035 mm，晶粒度等級為5到7級，隨著氮含量的增加，晶粒減小。

 ③. 不銹鋼管經(jīng)1150℃固溶處理后，試驗(yàn)鋼金相組織與鍛后空冷態(tài)相比，晶粒明顯增大，并且隨著氮含量的增加，晶粒減小。

 ④. 不銹鋼管經(jīng)700℃時效處理后，試驗(yàn)鋼晶粒大小比固溶態(tài)時增大，且隨著氮含量的增加，晶體內(nèi)的條狀組織減少。

 ⑤. 不銹鋼管經(jīng)800℃時效處理后，1#（0.14%氮）試樣的晶界細(xì)小，3#（0.19%氮）試樣的晶界最為粗大，3#（0.19%氮）試樣的析出相數(shù)量最多，析出相為錳氧化物。800℃時效處理時，化合物相析出較為充分。

 ⑥. 不銹鋼管經(jīng)900℃時效處理后，同800℃時相比，第二相析出較多，布滿晶界，晶內(nèi)也有少量析出相存在，說明析出相有向晶內(nèi)發(fā)展的趨勢。

 ⑦. 時效溫度越高，晶粒越大。隨著氮含量的增加，晶粒減小，這說明氮有細(xì)化晶粒的作用，且晶界處寬度減少，同時析出物在樣品內(nèi)分布更加均勻，條狀組織隨著氮含量的增加而減少，隨著溫度的升高而降低。并未發(fā)現(xiàn)氮的化合物相沿著晶界析出，由于鋼中鉻錳含量較高，提高了氮的溶解度，氮全部固溶在基體中。

 ⑧. 通過EDS對腐蝕坑中最普遍的化合物相進(jìn)行能譜分析，發(fā)現(xiàn)主要成分為氧化鉻。

 ⑨. 通過線掃描能譜分析，晶界兩側(cè)鉻含量與基體上的鉻含量相比較處于較低的水平，這些位置發(fā)生了貧鉻現(xiàn)象，易被腐蝕。

 ⑩. 硬度測試結(jié)果表明：三種200A奧氏體不銹鋼管 1#（0.14%氮）、2#（0.16%氮）、3#（0.19%氮）鍛后空冷態(tài)顯微硬度依次為：255.2 HV0.5、292.88 HV0.5、268.06HV0.5；1150℃固溶處理后：227.18 HV0.5、231.84 HV0.5、209.38 HV0.5；700℃時效處理后：227.52 HV0.5、235.26 HV0.5、217 HV0.5；800℃時效處理后：220.44HV0.5、215.28 HV0.5、210.2HV0.5；900℃時效處理后：230.72 HV0.5、234.52 HV0.5、222.4 HV0.5。

 不銹鋼管經(jīng)固溶處理，氮等合金元素溶入基體，鋼的硬度降低。時效處理后化合物相析出，提高了鋼的硬度。