Nickelsparend oder nickelfrei austenitischem Edelstahl bezieht sich auf austenitischen Edelstahl mit Mn und Ni der N-Generation. Dabei handelt es sich um eine neue Materialentwicklungsrichtung, die mit dem Fortschritt der metallurgischen Technologie in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit erregt hat. Da stickstoffhaltiger austenitischer Edelstahl viele Vorteile bietet, hat er einen Forschungsboom ausgelöst. Mit der Weiterentwicklung der Herstellungstechnologie für stickstoffhaltigen austenitischen Edelstahl werden die Herstellungskosten weiter sinken, die Leistung wird weiter verbessert und der Anwendungsbereich stickstoffhaltiger austenitischer Stähle erweitert rostfreier Stahl wird weiter ausgebaut.
Daher ist davon auszugehen, dass stickstoffhaltiger, insbesondere stickstoffreicher austenitischer Edelstahl in vielen wichtigen Bereichen wie Transport, Bauwesen, Raumfahrt, Schiffstechnik, Atomenergie und Militärindustrie weit verbreitet sein wird. In dieser Studie wurden Mangan und Stickstoff verwendet, um die Rolle von Nickel in der Struktur und den Eigenschaften von Edelstahl teilweise zu ersetzen. Die Strukturanalyse sowie die mechanischen Zug- und Schlageigenschaften von zwei rostfreien Stählen mit niedrigem Nickelgehalt und unterschiedlichem Stickstoffgehalt wurden durchgeführt und der Bruchmechanismus untersucht.
Entsprechend dem Einfluss von Legierungselementen auf die Struktur und Eigenschaften von austenitischem Stahl wurde ein Zweikomponenten-Edelstahl mit niedrigem Nickelgehalt entwickelt. Nach dem Schmelzen und Schmieden in einem Vakuumschmelzofen ist die chemische Hauptzusammensetzung des Materials in Tabelle 1 aufgeführt. Durch Drahtschneiden wird das Material zu einem langen Streifen Schlagprobe und einer runden, stabförmigen Zugprobe verarbeitet Nimmt 3 Exemplare. Im kastenförmigen Widerstandsofen SXZ-10-13 wird die Probe mit einer festen Lösung behandelt.
Die Temperatur der festen Lösung des Teststahls mit hohem Stickstoffgehalt beträgt 1050℃ und die des Teststahls mit niedrigem Stickstoffgehalt 1100℃. Die Kühlmethode ist Wasserkühlung. Nach der Lösungsbehandlung wird die Probe mit der Größe 10 mm × 10 mm × 10 mm auf dem Rockwell-Härteprüfgerät Modell HR150A getestet, die Last beträgt 1.96 N, die Druckhaltezeit beträgt 20 Sekunden, und jede Probe wird mit 3 Punkten bewertet und der Durchschnitt gebildet . Der Schlagversuch bei Raumtemperatur wird mit dem kombinierten Schlagprüfgerät XJ-502 gemäß GB/T229-2007 „Charpy Pendulum Impact Test Method for Metallic Materials“ durchgeführt.
Der Zugversuch bei Raumtemperatur wird auf einer elektronischen Zeitstandprüfmaschine Modell RDL100 gemäß GB/T228-2002 „Metallic Materials Room Temperature Tensile Test Method“ durchgeführt. Bereiten Sie metallografische Proben vor und beobachten Sie die Mikrostruktur mit dem transflektiven optischen Mikroskop DM2500M von Leica. Zur Analyse der Struktur wurde das Röntgendiffraktometer D/MAX2005PC und zur Beobachtung von Zug- und Schlagbrüchen ein Rasterelektronenmikroskop (REM) JSM-7001F verwendet.
Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung des Prüfstahls (Massenanteil %)
| Stahl testen | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | N | Fe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hoher Stickstoffgehalt | 0.0350 | 0.158 | 14.96 | 0.0233 | 0.0162 | 16.94 | 2.56 | 1.65 | 0.75 | Bal |
| Niedriger Stickstoffgehalt | 0.0324 | 0.226 | 19.78 | 0.0248 | 0.0175 | 17.46 | 1.68 | 1.64 | 0.213 | Bal |
Die Ergebnisse zeigen:
(1) Die Matrix aus rostfreiem Stahl mit hohem Stickstoff- und niedrigem Stickstoffgehalt und niedrigem Nickelgehalt nach der festen Lösung besteht aus einphasigem Austenit und einer zweiphasigen Struktur mit Halbaustenit und Ferrit. Die Zugfestigkeiten beider sind mit 840.18 bzw. 688.38 MPa relativ hoch. Stickstoff fungiert als Zwischengitteratom, um eine gute Mischkristallverfestigung im Stahl zu erreichen.
(2) Die Zug- und Schlagbrüche der Teststähle mit hohem und niedrigem Stickstoffgehalt bei Raumtemperatur weisen offensichtliche Grübchenmorphologien auf. Die Stoßabsorptionsenergie beträgt 191 bzw. 250 J, weist eine gute Schlagfestigkeit auf und die Härte beträgt mehr als 93 HRB. Die umfassenden mechanischen Eigenschaften von Austenit mit hohem Stickstoffgehalt bei Raumtemperatur sind besser als bei Duplex-Edelstahl mit niedrigem Stickstoffgehalt.