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中篇 | 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: 2020.11.18

304L不锈钢厂家无锡中兴溢德和大家分享的是中篇 | 机械滚压对304L不锈钢组织和性能的影响。这篇文章主要内容是在各种环境下通过SMRT( 表面机械滚压处理)分析304L不锈钢的组织结构。

图3为不同环境下SMRT(表面机械滚压处理)后试样的截面组织金相像。

可见,液氮环境下SMRT 60 cye后试样产生了较大的应变,晶粒内部产生了大量的多系孪晶,形成了大量的内界面和亚晶粒,诱导产生了板条马氏体组织(图3a);

在室温空气环境下SMRT 60和100 cyc,可以观察到更多的板条状马氏体和多系孪晶,晶粒细化现象更加明显(图3b和c)。

图3不同环境下SMRT(表面机械滚压处理)后试样截面OM像

 

304L不锈钢是fcc结构,具有较低的层错能,其形变方式主要以孪晶为主。图4为不同环境下SMRT(表面机械滚压处理)后试样截面的SEM像。

可见,液氮环境下SMRT 60次后,在近处理表面一侧发现大量多系孪晶,相互交割,在大晶粒内部分割形成了很多的内界面,随着距离处理表面深度的增加,多系孪晶逐渐被单系孪晶所取代(图4a和b);

室温空气条件下SMRT60和100cyc试样比液氮下处理的试样产生了更多的机械孪晶,并且随着处理次数的增加,孪晶现象更加明显,这是因为低温下试样的屈服强度升高,从而需要更高的能量才能使组织结构发生转变(图4c和d)。

图3和图4表明,试样经表面SMRT后,发生了显著的晶粒细化和严重的塑性变形。

图4 不同环境和次数SMRT(表面机械滚压处理)后试样截面SEM像


由于组织的不稳定性,亚稳态奥氏体钢在室温及室温以下进行塑性变形时容易发生奥氏体向马氏体的转变,称之为形变诱导相变马氏体,主要形核于微观剪切带(包括层错、变形孪晶和ε相等)的相互交割处。

图5为SMRT(表面机械滚压处理)前后试样表面的XRD谱。

可以发现,液氮环境下SMRT 60 cyc后仍可见相对较明显的奥氏体衍射峰,而室温空气下SMRT 60 cyc后已经基本不见奥氏体衍射峰,说明室温条件下进行的SMRT比液氮下的处理产生了更大的应变能,更容易发生组织转变;

将室温空气下SMRT 60和100 cyc的试样与固溶态试样进行比较,随着处理次数的增加,马氏体化程度提高;

SMRT(表面机械滚压处理)后的试样的衍射峰均发生了明显的宽化,表明晶粒发生了细化,且有明显的塑性变形。

图5 SMRT(表面机械滚压处理)前后试样表面的XRD谱


图6为不同环境下SMRT(表面机械滚压处理)后试样表面TEM像和相应选区电子衍射谱(SAEDP)。

可见,经SMRT(表面机械滚压处理)后试样中出现了纳米尺寸的剪切带和孪晶(图6a);

液氮环境下SMRT 60 cyc后,试样表层的晶粒大小从50 nm到几百纳米,衍射环虽然不是很连续但分布比较均匀,说明晶粒取向各异(图6b);

室温空气条件下SMRT 60 cyc后,晶粒尺寸从30至150nm,衍射环比较连续,说明晶粒的取向随机(图6c);

室温空气条件下SMRT 100 cyc后,试样表面晶粒尺寸为30至100 nm,衍射环连续光滑,表明晶粒取向各异。

304L不锈钢属低层错能立方结构金属,SMRT过程中位错在{111}面上滑移,并相互交割形成网格结构,单系孪晶形成并逐渐过渡到多系孪晶,多系孪晶相互交割使晶粒尺寸不断减小,并在孪晶交叉处形成马氏体;孪晶系增多与孪晶复交割强度加大使得晶粒碎化,晶粒尺寸逐渐减小,最终在大应变量、高应变速率和重复载荷的作用下形成取向各异的纳米晶组织。

比较室温和液氮两种环境下SMRT(表面机械滚压处理)后的结果,可以发现,室温空气下进行的SMRT(表面机械滚压处理)比液氮环境中的处理更容易使晶粒细化,这是因为温度较低时,试样的屈服强度较高,发生塑性变形形成纳米晶所需的能量更高。

图6 不同环境下SMRT(表面机械滚压处理)后试样表面TEM像和相应SAEDP

资料来源网络,无锡中兴溢德整理

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