形变退火后铁素体不锈钢的晶界组成及腐蚀特性
时间:2015-4-24 13:49:39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*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｝织构明显增强，由此导致的小角度晶界比例提高。晶界腐蚀实验表明，磷铁球具有较高的晶界腐蚀抗力。