【12】304不锈钢应变诱发_马氏体相变及对力学性能的影响
预应变对S30408不锈钢力学性能和马氏体相变的影响
预应变对S30408不锈钢力学性能和马氏体相变的影响
张涛;夏雨;蒋莉莉;周云
【期刊名称】《轻工机械》
【年(卷),期】2024(42)2
【摘要】为了探究不同预应变量下S30408不锈钢力学性能的变化规律,课题组在室温下对S30408不锈钢开展不同预应变量下的单轴拉伸试验,分析了预应变对其力学性能及马氏体相变的影响规律,在此基础上建立了考虑预应变影响的修正Ludwigson模型,并结合基于Johnson-Cook的脆化模型合理预测预应变后材料力学性能。
结果表明:随着预应变量的增加,S30408不锈钢的屈服强度明显增加,抗拉强度缓慢增加,断后延伸率降低;利用金相和X射线衍射试验获取不同预应变量下微观组织和析出相成分,发现在预应变量大于9%后,S30408不锈钢开始逐渐出现形变诱导的马氏体相变。
课题组的研究实现了不同预应变量下的S30408不锈钢应力-应变关系的合理评价。
【总页数】7页(P75-80)
【作者】张涛;夏雨;蒋莉莉;周云
【作者单位】江苏省特种设备安全监督检验研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TG113.25;TH142
【相关文献】
1.Cu对304奥氏体不锈钢应变诱发马氏体相变的影响
2.承重方式对建筑用不锈钢马氏体相变及力学性能的影响
3.S30408奥氏体不锈钢焊缝应变强化后力学性能试验研究
4.304不锈钢应变诱发α′马氏体相变及对力学性能的影响
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形变诱发马氏体对304不锈钢在活化状态下电化学行为的影响
形变诱发马氏体对304不锈钢在活化状态下电化学行为的影
响
方智;吴荫顺;张琳;李杰
【期刊名称】《腐蚀科学与防护技术》
【年(卷),期】1997(9)1
【摘要】用电化学方法研究了形变诱发马氏体对３０４不锈钢在活化状态下电化学行为的影响．结果表明，随着变形量的增加，马氏体转变量也增加，材料的电化学活性增大；通过测量各单相的电化学行为发现：马氏体的腐蚀电位比奥氏体的约负５５ｍＶ，这是形变诱发马氏体容易被选择性溶解的主要原因．
【总页数】4页(P75-78)
【关键词】不锈钢;相变马氏体;电化学行为;腐蚀;活化腐蚀
【作者】方智;吴荫顺;张琳;李杰
【作者单位】北京科技大学;冶金部腐蚀-磨蚀与表面技术开放实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG172.9
【相关文献】
1.304不锈钢在ECAP过程中形变诱发马氏体的定量计算 [J], 郑志军;高岩
2.SUS304亚稳态奥氏体不锈钢在各种温度条件下应力诱发马氏体转变行为和它们的TRIP效应 [J], 周保仓（编译）;
3.形变诱发马氏体相变对亚稳奥氏体不锈钢塑性行为的影响（摘译） [J], 秦丽雁
4.奥氏体304不锈钢形变诱发马氏体相变与磁记忆效应 [J], 胡钢;许淳淳;袁俊刚
5.304不锈钢棘轮变形过程中应变诱发马氏体相变行为研究 [J], 程晓娟;王弘;康国政;董亚伟;刘宇杰
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α'马氏体对304不锈钢氢脆行为的影响
α'马氏体对304不锈钢氢脆行为的影响周成双;刘辉云;张林【摘要】304奥氏体不锈钢在预应变强化以及长期服役过程中容易发生应变诱导α'马氏体相变,而α'马氏体对304材料的氢脆敏感性影响较大,因此系统地研究α'马氏体体积分数与304不锈钢氢脆间的关系尤为重要.首先通过预变形(0％,10％,20％,30％)在304不锈钢中产生预先存在的α'马氏体,然后进行电化学充氢,最后进行慢应变速率拉伸实验将试样拉断.研究了预先存在的α'马氏体体积分数对充氢304不锈钢力学性能及氢扩散系数的影响,结果表明:304不锈钢的氢脆敏感性和氢扩散系数随着预先存在的α'马氏体体积分数的增加而增加,当预先存在的α'马氏体体积分数超过20％时,氢扩散系数提高了8倍.【期刊名称】《浙江工业大学学报》【年(卷),期】2019(047)003【总页数】5页(P329-333)【关键词】预变形;奥氏体不锈钢;预先存在的α'马氏体;氢脆;氢扩散系数【作者】周成双;刘辉云;张林【作者单位】浙江工业大学材料科学与工程学院,浙江杭州 310014;浙江工业大学材料科学与工程学院,浙江杭州 310014;浙江工业大学材料科学与工程学院,浙江杭州 310014【正文语种】中文【中图分类】TB31奥氏体不锈钢(如304，304L)由于其优异的成型加工性能、较好的焊接性能、优良的机械性能以及耐腐蚀性能而被广泛应用于化工、机械、汽车和核能等工业领域。
304奥氏体不锈钢在加工制造过程中或者预应变强化过程中会产生应变诱导α′马氏体，而应变诱导α′马氏体的产生有可能会影响材料的氢脆敏感性。
Perng等[1]采用气相氢渗透技术研究了固溶处理、预变形处理的301，304，310不锈钢的氢扩散系数，结果发现：不产生α′马氏体而只产生位错的310不锈钢中H的扩散系数没有发生明显的变化，表明位错对H扩散几乎没有促进或阻碍作用；而在301，304不锈钢中，由于预变形产生的α′马氏体，大大提高了氢在材料中的扩散速率。
超低温轧制304_奥氏体不锈钢马氏体逆相变及组织表征
精 密 成 形 工 程第15卷 第12期12 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING2023年12月收稿日期：2023-09-19 Received ：2023-09-19基金项目：国家自然科学基金（51204050）；中央高校基本科研业务费项目（N110407005）Fund ：National Natural Science Foundation of China (51204050); Fundamental Research Funds for the Central Universities (N110407005)引文格式：艾峥嵘, 于凯, 吴红艳, 等. 超低温轧制304奥氏体不锈钢马氏体逆相变及组织表征[J]. 精密成形工程, 2023, 15(12): 12--18.AI Zheng-rong, YU Kai, WU Hong-yan, et al. Martensite Reverse Transformation and Microstructure Characterization of 304 Austenite Stainless Steel during Cryogenic Rolling[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2023, 15(12): 12-18. 超低温轧制304奥氏体不锈钢马氏体逆相变及组织表征艾峥嵘a,b ，于凯c ，吴红艳d*，贾楠a,b（东北大学 a.材料科学与工程学院 b.材料各向异性与织构教育部重点实验室 c.冶金学院d.轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，沈阳 110819） 摘要：目的 研究超低温轧制（Cryogenic Rolling ，CR ）亚稳态奥氏体不锈钢在不同退火温度下马氏体逆相变、组织演变及力学性能的变化规律。
方法 首先，对实验原料304奥氏体不锈钢进行1 050 ℃保温30 min 的固溶处理；其次，对实验钢进行总压下量为65%的超低温轧制，并在600~750 ℃下进行5 min 退火处理；最后，对退火处理后的实验钢进行组织表征和力学性能测试，研究退火过程中组织演变及力学性能变化规律。
304不锈钢马氏体相变
304不锈钢马氏体相变
304不锈钢因其独特的耐腐蚀和良好的焊接性在现代工业生产中得到了广泛的应用。
由于固溶处理后304不锈钢组织为过饱和的亚稳态奥氏体，在发生较大程度塑性变形时，容易出现形变诱导马氏体相变。
对于产品加工而言，形变诱导马氏体的出现易导致产品形变硬化现象的加剧，造成产品塑变能力下降以及制备过程中的开裂，且在产品后期服役使用时也易出现延迟开裂以及应力腐蚀状况，因此对影响材料形变诱导马氏体相变的因素的相关研究，将有助于提高304不锈钢产品塑性加工的成形能力及抗开裂、抗腐蚀性能。
目前关于304不锈钢形变诱导马氏体相变的研究很多，Arpan等人发现304不锈钢塑性变形过程中马氏体转变量随着应变率的增加而降低，对于弯曲试样不同部位形变诱导马氏体相变量进行了测量，发现马氏体转变量在弯曲试样外侧相较于内侧较多；Lippold等人对304不锈钢形变前后的耐腐蚀性能进行了研究，相较于形变前发现形变后的材料在腐蚀时，晶界处的马氏体组织易于优先腐蚀，且在腐蚀介质存在时，易于发生晶间腐蚀现象，整体抗腐蚀性能由于发生形变诱导马氏体相变而降低。
鉴于形变诱导马氏体的影响，在探讨不同因素对于304不锈钢形变诱导马氏体转变影响的基础上，对内高压成形拼焊管不同位置马氏体转变规律进行的相关研究对于304产品内高压成形工艺优化具有重要的意义。
304不锈钢形变诱导马氏体相变的影响因素分析
304不锈钢形变诱导马氏体相变的影响因素分析杨建国;陈双建;黄楠;方坤;苑世剑;刘刚【期刊名称】《焊接学报》【年(卷),期】2012(033)012【摘要】使用室温拉伸和高温拉伸实现了304奥氏体不锈钢不同应变率及不同温度下的拉伸塑性变形，使用铁素体测量仪、XRD等分析手段测试了不同应变率、不同组织状况及不同温度下的形变诱导马氏体转变量．结果表明，形变诱导马氏体的转变量与应变率、组织均匀度及变形温度三种因素有关，室温形变时，随着塑性变形率的增加，马氏体转变量逐渐上升；对于室温下周向变形率为30％的内高压成形环焊缝拼焊管而言，母材、热影响区和焊缝处的马氏体转变量依次呈上升趋势，组织均匀性越差，马氏体的转变量越高；高温拉伸时，随着环境温度的上升，马氏体的转变量呈下降趋势，在275℃时，马氏体的转变量趋近为0．【总页数】4页(P89-92)【作者】杨建国;陈双建;黄楠;方坤;苑世剑;刘刚【作者单位】哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨150001 浙江工业大学化工机械设计研究所,杭州310032;哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨150001 中国科学研究院上海应用物理研究所,上海201800;哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TG113.12【相关文献】1.拉伸塑性变形对304不锈钢马氏体相变规律的影响 [J], 卢沛;卢志明;杜斌康;石来民;朱沈瑾2.奥氏体304不锈钢形变诱发马氏体相变与磁记忆效应 [J], 胡钢;许淳淳;袁俊刚3.低温设备和管道用304不锈钢热诱发马氏体相变特征研究 [J], 熊建新4.304不锈钢拉伸变形过程中的马氏体相变 [J], 申勇峰;李晓旭;薛文颖;刘振宇5.ECAP变形下304L奥氏体不锈钢的形变诱导马氏体相变 [J], 杨钢;黄崇湘;吴世丁;张哲峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
304不锈钢弹簧回火马氏体
304不锈钢弹簧回火马氏体引言：304不锈钢是一种常用的不锈钢材料，具有良好的耐腐蚀性和可焊性。
然而，在特定的工艺条件下，304不锈钢会出现回火马氏体组织，从而降低了其力学性能和耐腐蚀性。
本文将介绍304不锈钢弹簧回火马氏体的形成机理、影响因素以及相应的改善措施。
一、回火马氏体的形成机理304不锈钢在高温下经过快速冷却后，会形成马氏体组织，具有较高的硬度和脆性。
然而，当这种马氏体组织经过回火处理时，会发生相变，转变为回火马氏体。
回火马氏体的形成是由于回火过程中马氏体晶粒的细化和残余应力的释放。
回火马氏体的晶粒尺寸较大，晶界处容易形成裂纹，从而导致材料的脆性增加。
二、影响因素1. 回火温度：回火温度是影响回火马氏体形成的重要因素。
当回火温度过高时，晶粒尺寸会增大，导致材料的脆性增加。
因此，选择适当的回火温度对于提高304不锈钢弹簧的力学性能至关重要。
2. 回火时间：回火时间是回火马氏体形成的另一个重要因素。
适当延长回火时间可以促进马氏体的相变，使晶粒更加细小，从而提高材料的韧性。
3. 冷却速率：冷却速率的快慢也会对回火马氏体的形成产生影响。
过快的冷却速率会导致晶粒尺寸较大，从而降低材料的韧性。
4. 初始组织：304不锈钢的初始组织也会对回火马氏体的形成产生影响。
初始组织中的马氏体含量越多，回火后形成的回火马氏体就越多。
三、改善措施1. 控制回火温度和时间：通过精确控制回火温度和时间，可以使回火马氏体的晶粒尺寸得到控制，从而提高材料的韧性。
一般来说，回火温度应控制在500℃~700℃之间，回火时间应根据具体材料的要求进行调整。
2. 调整冷却速率：合理的冷却速率可以促进回火马氏体的形成，避免晶粒尺寸过大。
可以通过调整冷却介质的性质或采用适当的冷却工艺来实现。
3. 优化初始组织：在制备304不锈钢弹簧时，可以通过合理的加热处理和快速冷却工艺，使初始组织中的马氏体含量较低，从而减少回火后的回火马氏体形成。
应变强化用奥氏体不锈钢力学性能影响因素
应变强化用奥氏体不锈钢力学性能影响因素郑津洋;李雅娴;徐平;马利;缪存坚【摘要】Mechanical property of materials is an important foundation to determine the strain strengthening parameters. The chemical composition, plant thickness, strain rate and other factors' influence on strength, plastic and other mechanical properties of the austenitic stainless steel were studied. The research shows that the chemical composition should be designed for the strain strengthening austenitic stainless steel according to its effect on the austenite stabilization, and the content of the austenite stabilized composition should be ensured. Due to the difference between the hot and the cold rolling process, the deformation of the plates varies with thickness. Therefore the volume increment of the inner container of the cryogenic vessels is of large difference under the same strengthening stress. The design and manufacture of the strain strengthening austenitic stainless steel cryogenic vessels should take full account of the differences in thickness of the sheets. The lower the tensile strain rate, the greater the deformation under strengthening stress. The influence of strain rate on the mechanical properties of the austenitic stainless steel weakens gradually with the increase of deformation.%为合理确定应变强化工艺参数,试验研究了材料化学成分、板材厚度及应变速率等因素对奥氏体不锈钢的强度、塑性等力学性能的影响规律.研究发现,对于应变强化用奥氏体不锈钢,应确保Ni、Mn等奥氏体稳定化元素的含量.应变强化奥氏体不锈钢低温容器的设计制造应充分考虑冷热轧制工艺导致的不同厚度板材力学性能差异.拉伸应变速率越低,强化压力下的形变量越大,应变速率对奥氏体不锈钢力学性能的影响随形变量的增加而逐渐减弱.【期刊名称】《解放军理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(012)005【总页数】8页(P512-519)【关键词】奥氏体不锈钢;应变强化;力学性能;化学成分;应变速率【作者】郑津洋;李雅娴;徐平;马利;缪存坚【作者单位】浙江大学化工机械研究所,浙江杭州310027;浙江大学化工机械研究所,浙江杭州310027;浙江大学力学系,浙江杭州310027;浙江大学化工机械研究所,浙江杭州310027;浙江大学化工机械研究所,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TH140.1奥氏体不锈钢由于具有优良的塑性、韧性及低温性能，广泛应用于低温容器尤其是深冷容器的制造。
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第24卷第5期2006年9 物理测试 Physics Examination and TestingVol.24,No.5 Sep.2006作者简介:王 健(19762),男,硕士生; E 2m ail :wj1976@ ; 修订日期:2006204210304不锈钢应变诱发α′马氏体相变及对力学性能的影响王 健1,2, 杨卓越1, 陈嘉砚1, 苏 杰1(1.钢铁研究总院结构材料研究所,北京100081;2.云南大学,云南昆明650091)摘 要:借助于X 射线衍射,研究了C 、Mn 、Cr 和Ni 含量对304奥氏体不锈钢拉伸力学性能和应变诱发马氏体相变倾向的影响。
结果表明:C 、Mn 、Cr 和Ni 在允许的成分范围内变化,应变诱发α′马氏体相变倾向差异很大,这导致屈服强度和抗拉强度复杂的变化,尽管应变诱发α′马氏体相变使加工硬化速率提高,相变可以诱发塑性,但相变速率较快,相变倾向较大的钢塑性反而下降,此外,由于室温变形还增大热诱发马氏体相变倾向,从而限制了C 、Mn 、Cr 和Ni 下限钢在高精度和低温环境下构件的应用。
关键词:304不锈钢;应变诱发;马氏体相变;拉伸力学性能中图分类号:T G 115.5 文献标示码:A 文章编号:100120777(2005)0520008204Strain 2induced Martensite T ransform ation and E ffects onMechanical Properties in 304Stainless SteelWAN G Jian 1,2, YAN G Zhuo 2yue 1, C H EN Jia 2yang 1, SU Jie 1(1.Institute of Structure Materials ,Central Iron &Steel Research Institute ,Beijing 100081China ;2.Yunnan University ,Kunmin 650091,Yunnan ,China )Abstract :By means of X 2ray diff raction technique ,the effects of C 、Mn 、Cr and Ni on the tensile properties and the tendency of strain 2induced martensite transformation in AISI 304stainless steel have been investigated.The re 2sults have shown that ,even though the variations of C 、Mn 、Cr and Ni were restricted to the standard specifica 2tion ,there existed significant difference with respect to the stability of austenite ,leading to the complex variation in yield strength and tensile strength.Despite increase in the rate of work hardening due to strain 2induced martens 2ite transformation and transformation 2induced plasticity ,the inferior ductility was caused by high rate of formation martensite in the steel with low C 、Mn 、Cr and Ni contents.Moreiover ,the deformation at room temperature in 2creased the tendency of thermally induced martensite transformation in steel with low C 、Mn 、Cr and Ni contents ,which give rise to low precision of components and brittlement in the steels used in low temperature.K ey w ords :304stainless steel ;strain 2induced ;martensite transformation ;tensile properties 奥氏体不锈钢组织是亚稳定的,在变形过程中发生应变诱发相变,相变产物为ε马氏体(hcp )和α马氏体(bcc ),其中ε马氏体仅在应变较小时形成,随应变的累积ε马氏体逐步消失,与此同时α′马氏体量持续增加,目前已在较宽的化学成分范围内,研究了应变诱发α′马氏体对加工硬化、塑性成形能力等力学行为的影响[1～3],由于这些研究不是针对某一种奥氏体不锈钢进行的,因此研究结果的适用性受到了限制,因此迫切需要针对某一种钢在允许的范围内变化成分时,应变诱发α′马氏体相变倾向、以及对力学行为的影响进行研究,以提高研究结果的实用性。
为此本文根据A ISI304钢标准冶炼了3炉钢,将C 、Mn 、Cr 和Ni 分别控制在上、中和下限,通过室温和液氮温度拉伸,对应变诱发α′马氏体相变倾向,以及对拉伸力学性能的影响进行了系统研究。
1 材料与试验方法 3炉试验钢用50kg 真空感应炉冶炼,将将C 、Mn 、Cr 和Ni 分别控制在上、中和下限,称为A 、B 和C 钢,其化学成分见表1。
冶炼后浇铸成40kg 的坯料。
经锻造、热轧后再冷轧成2mm ×110mm ×L mm 板材。
从板材上纵向切取标距为10mm ×40mm 的板拉伸试样,试样经过固溶处理(1050℃×30min 水冷)。
将固溶处理后的拉伸试样分为2组,第一组拉伸试样分别在室温和液氮温度(-196℃)下,在M TS 2880拉伸试验机上拉伸,夹头速度为2mm /min ,除测定力学性能外,将若干个试样拉伸到一定应变后中断,工程应变分别控制在0.06、0.12、0.18和0.24附近,以研究微观组织在应变累积过程中的演变,并用HV1210A 维氏硬度计测试上述各应变条件下的硬度,载荷为3Kg 。
在不同应变量的拉伸试样标距中心处截取长为15mm 的小块,经手工磨掉0.5mm 后再进行化学减薄,减薄液为HNO 3:HCl :H 2O =1∶1∶1,最后用X 射线衍射分析试样内的相结构。
表1 试验钢的化学成分T able 1 Chemical composition of thesteels investigated %编号CSiMnPSCrNiNA 0.0860.56 2.210.0060.00720.0910.110.012B 0.0690.58 1.620.0060.007619.069.420.0077C0.0550.581.070.0060.008217.968.220.00782 实验结果与讨论2.1 室温拉伸应变诱发马氏体 从表2室温拉伸性能结果可以看出:减少C 、Mn 、Cr 和Ni 含量使屈服强度(YS ),降低但抗拉强度则呈现较复杂的变化,A 钢的抗拉强度(TS )高于B 钢,这与C 、Mn 、Cr 和Ni 含量的差异有关,但C 、Mn 、Cr 和Ni 最低的C 钢抗拉强度反而高出许多,屈强比下降近40%,相同应变(0.06-0.3)的硬度也明显高出A 钢和B 钢(图1a ),因此C 钢在拉伸过程中微观组织演化与A 钢和B 钢不同,对比分析不同应变X 射线衍射结果,可以看出:A 钢和B 钢在拉伸变形过程中始终保持奥氏体状态,但C 钢应变较小时即形成应变诱发α′马氏体(图2),相应的变形是在奥氏体/α′马氏体复相组织内进行,随应变的累积,形成越来越多的α′马氏体,导致加工硬化速率显著提高,最终抗拉强度(TS )明显高出A 和B 钢。
表2 拉伸力学性能测试结果T able 2 Mech anical properties determined in tensile test 试验温度钢号R p0.2/MPaR m /MPaR p0.2/R mA /%20℃A2206270.3572B 2085630.3775C1828430.2261-196℃A 35713900.2760B 26014600.1847C22017030.1334(a )20℃;(b )-196℃图1维氏硬度随拉伸应变的变化Fig.1 Vickers hardness versus engineering strain(a )工程应变0.14;(b )工程应变0.27图2 C 钢室温拉伸变形后X 射线衍射谱Fig.2 X 2ray diffraction patterns of steel C deformed at 20℃9第5期 王 健等:304不锈钢应变诱发α′马氏体相变及对力学性能的影响 2.2 低温拉伸应变诱发马氏体 从表2低温(-196℃)拉伸性能变化可以看出:与室温拉伸的结果一致,减少C 、Mn 、Cr 和Ni 含量使屈服强度(YS )下降,而抗拉强度(T S )则表现出相反的规律,拉伸样品物相X 射线衍射分析表明:随应变累积,A 钢、B 钢和C 钢均形成α′马氏体,但相变倾向有较大的差异,随C 、Mn 、Cr 和Ni 含量降低、相变倾向明显增大,如图2所示应变6%时,A钢仅形成少量的α′马氏体,但C 钢中形成的α′马氏体已是主要组成相。
图3(b )表明应变累积到23%后C 钢以α′马氏体为主要相,奥氏体已成为极少量的残留相,因此尽管A 、B 和C 钢变形均在奥氏体/α′马氏体复相组织内进行,但A 钢要达到和B 钢一样的α′马氏体量,则需要累积较多的应变量,同样B钢要达到和C 钢一样的α′马氏体量,也需要累积更多的应变量,因此A 钢加工硬化速率始终低于B 钢[图1(b )];B 钢加工硬化速率也始终低于C 钢,最终抗拉强度(T S )与屈服强度表现出相反的规律。
(a )A 钢,工程应变0.06;(b )C 钢,工程应变0.06图3 -196℃拉伸变形后X 射线衍射谱Fig.3 X 2ray diffraction p atterns of steels deformed at -196℃2.3 应变诱发马氏体与塑性的相关性 前已述及,应变诱发α′马氏体相变提高了奥氏体不锈钢形变强化能力,根据Andrade 和Hong 的意见,提高形变强化能力可以抵消因截面减少增加的内应力,抑制局部塑性失稳(缩颈)的发生,而且α′马氏体相变本身可以诱发塑性,这些因素均改善奥氏体不锈钢的塑性。