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海洋工程紧固件用0Cr20Mn18N0.8高氮奥氏体不锈钢的性能

发布时间:2017-11-21 06:38 作者:互联网 来源:
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目前,海洋工程中的紧固件用钢主要包括高强螺栓钢和不锈钢。高强螺栓钢的耐腐蚀性能较差,且有严重的延迟断裂问题。为提高高强螺栓钢的耐腐蚀性能,常需在其表面涂覆达克罗涂层。但达克罗涂层和高强螺栓钢的结合力较
目前,海洋工程中的紧固件主要包括高强螺栓钢和不锈钢。高强螺栓钢的耐腐蚀性能较差,且有严重的延迟断裂问题。为提高高强螺栓钢的耐腐蚀性能,常需在其表面涂覆达克罗涂层。但达克罗涂层和高强螺栓钢的结合力较弱,容易脱落,在紧固件上难以获得预期效果,因此,高强螺栓钢紧固件很难满足海工领域的要求。紧固件用不锈钢主要有奥氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢等。奥氏体不锈钢的强度硬度偏低,承载力不足,且容易因塑性变形而发生黏着;马氏体型沉淀硬化不锈钢的强度高,但塑性和加工性能差,且有严重的氢脆倾向。因此,亟待开发高强、高韧、耐腐蚀的紧固件用钢以满足海洋工程的迫切需求。根据海工用螺栓钢的性能要求,有科研人员开发了一种新型高氮奥氏体不锈钢,研究了该钢的拉伸性能、冲击性能、疲劳性能和耐腐蚀性能,并与现有海洋工程用紧固件钢的性能进行了对比。
板、氮化纯铁为原料,在感应熔炼炉初步熔炼,再在加压感应炉中用铝粉硅钙粉进行脱氧精炼,通过调整其化学成分得到0Cr20Mn18N0.8高氮奥氏体不锈钢,其化学成分(质量分数,%)为:C0.016,Mn17.47,Cr20.82,Si0.85,Ni1.24,Mo3.62,P0.014,S0.019,Al0.64,N0.81。对经过精炼合金化的高氮奥氏体不锈钢进行连铸连轧获得Φ60mm的棒材,连铸连轧温度控制在1550~1600℃。将高氮奥氏体不锈钢棒放入SXZ-10-13型箱式电阻炉中进行固溶处理,固溶温度为1050℃,保温时间1h,冷却方式为水冷,以保证获得单一奥氏体组织。
从固溶处理后的高氮奥氏体不锈钢棒上直接截取试样,使用X射线衍射仪进行物相分析。使用扫描电镜观察显微组织,并测试试样的表面硬度。按照国家标准,测定了试验钢的静拉伸、缺口拉伸、偏斜拉伸、冲击、疲劳以及耐腐蚀等性能,并与几种紧固件用钢(20Cr42CrMoVNb、0Cr18Ni9、1Cr17Mn6Ni5N、0Cr17Ni4Cu4Nb)的进行了对比,分析了该钢用于海洋工程紧固件的可行性。结果表明:
(1)0Cr20Mn18N0.8高氮奥氏体不锈钢的静拉伸屈服强度和抗拉强度分别为640、970MPa,伸长率和断面收缩率分别为52.2%和67.5%,与奥氏体不锈钢相比,其强度高、塑性好;该钢的缺口拉伸屈服强度和抗拉强度均比静拉伸的有所增大,但塑性降低,其缺口敏感性低,抗偏斜拉伸能力强。
(2)0Cr20Mn18N0.8高氮奥氏体不锈钢在20℃和-40℃下的冲击功平均值分别高达311、280J,疲劳极限为330MPa,耐腐蚀性能优于316L不锈钢。
(3)0Cr20Mn18N0.8高氮奥氏体不锈钢可以满足8.8级螺栓的强度要求,可望用于制造海洋工程紧固件。(心远)


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