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上篇 | 机械滚压对304L不锈钢组织和性能的影响
返回列表 来源: 发布日期: 2020.11.17

在金属材料表面获得纳米结构表层主要途径有三种:表面涂覆或沉积、表面自身纳米化和混合纳米化。其中表面自身纳米化由于所用设备简单,纳米结构表层与基体无明显的界面、不易脱落而备受关注。表面自身纳米化是指采用非平衡处理方法增加试样表面的自由能,使晶粒尺寸逐渐细化至纳米量级。

目前常用的表面自身纳米化的方法有机械研磨处理、超声喷丸、超音速微粒轰击、微细颗粒喷丸、激光脉冲处理和表面机械碾压等。

现有的纳米化方法仍不完善。机械研磨方法需要把试样放在密闭腔体内,处理工件尺寸受限;激光和喷丸处理效率低,聚集高能量需要的时间较长,设备单次处理面积小,大面积处理需要多次叠加,影响整体的均匀性;超音速微粒轰击使用高压气体和超细硬质微粒,容易产生噪音和粉尘污染;表面机械碾压方法的缺点是只能处理棒、辊等轴对称工件,适应范围窄。表面纳米化技术的基础理论研究日臻成熟,但高效率、高稳定性的工艺和设备仍是产业化生产的瓶颈。

304L不锈钢在石油、化工和核电工业中有广泛的应用,其工作环境中经常同时存在CI- OH-CIO3-H+ 等,易产生点蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀,在其表面制备纳米晶表层可以有效的改善试样的抗局部腐蚀性能。本文采用了一种全新的、易于实现工业化生产的表面机械滚压处理(surface mechanical rolling treatment,SMRT)方法对304L不锈钢板进行处理,并对处理后试样的微观组织和机械性能进行了检测和分析。

实验材料是尺寸为200mmx100mmx5mm的304L不锈钢板,其化学成分(质量分数,%)为:

Fe余量。试样经1050℃固溶处理后,用磨床去掉由于固溶处理产生的表面氧化层。固溶处理后的304L不锈钢组织为奥氏体,晶粒尺寸为50--300μm,如图1所示。

固溶处理304L不锈钢的组织


图2所示是SMRT(表面机械滚压处理)方法的示意图。旋转轴转速为63r/min,轴上安装有特殊刀具钢材质的圆形滚轮用以冲击试样板表面。滚轮最大直径为45mm,可绕自己的轴心自由转动。试样可以左右移动,移动速度为0.42mm/s,移动距离为100mm,试样板左右移动一个来回为2cyc处理。分别在液氮和室温空气2种环境下滚压处理60和100cyc。

2 SMRT(表面机械滚压处理)方法示意图


采用D/max2550型X射线衍射仪(XRD)对处理后试样表面的物相和结构进行分析。用XJL-03型金相显微镜(OM)和JSM-6360LV型扫描电镜(SEM)观察试样的横截面组织。JEM-2100型透射电镜(TEM)用于对试样表面的微观形貌进行观察。先用手工预磨至80μm厚,然后采用凹坑仪和离子减薄仪对试样进行进一步减薄直至中心穿孔制得TEM试样。硬度测试在HXD-1000TM型Vickers硬度仪上进行,载荷为0.49N,保载时间为15s,实验结果为6次测试结果的平均值。

资料来源网络,无锡中兴溢德整理

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