V、Nb、Ti的添加和退火溫度對AISI301L不銹鋼顯微組織和拉伸性能

無錫不銹鋼的晶粒細(xì)化是一種使鋼強(qiáng)化而不至于使鋼的延性和韌性惡化的方法。因此，鋼鐵業(yè)界對晶粒細(xì)化的研究已經(jīng)進(jìn)行了很長時間，而且近年來，在該領(lǐng)域的研究范圍也更廣了。

眾所周知，在亞穩(wěn)態(tài)奧氏體無錫不銹鋼中，通過應(yīng)變感生馬氏體（α’）相變以及緊隨其后的從α’到奧氏體（γ）的可逆相變可以獲得細(xì)小的晶粒。日本住友的研究者們對301L不銹鋼進(jìn)行了研究，其目的是為了研究在高氮的奧氏體不銹鋼中，通過釩、鈮和鈦的“釘扎”作用來獲得較小尺寸的晶粒。

為此，在所研究的301L無錫不銹鋼中加入不同含量的釩、鈮和鈦微合金化元素。V、Nb、Ti的含量分別為0.002～1.0mass%、0.002～0.3mass%、0.002～0.3mass%；將澆注的鋼錠機(jī)加工成40毫米厚的試樣，在1200℃下熱軋、退火，并冷軋；隨后在1150℃下固溶處理達(dá)600秒，水淬，以防止在冷卻過程中，發(fā)生碳化物和氮化物的析出；以67%壓縮比在25℃的室溫下研究301L不銹鋼顯微組織和拉伸性能的影響。研究結(jié)果如下：

1）隨著V、Nb分別增加至0.5和0.1mass%，析出物的濃度增加，晶粒度減?。划?dāng)V超過0.5mass%、Nb超過0.1mass%時，加Ti對晶粒度并無影響，這是因為添加的這些微合金化元素不會對析出物濃度的增加做貢獻(xiàn)。同時還發(fā)現(xiàn)，隨著退火溫度從1000℃降為850℃，晶粒度也會減小。

2）晶粒細(xì)化還可以用細(xì)小的析出物微粒的“釘扎”作用和其在晶界處移動的減少來解釋。添加到鋼中的V、Nb、Ti的“釘扎”作用的大小由這些元素在固溶處理或退火時，不同溫度下溶解度的差所決定。其中，V的“釘扎”作用最明顯，因為其溶解度差最大。

3）隨著V和Nb添加量的增加，以及退火溫度的下降，0.2%屈服強(qiáng)度從400增至750N/mm2。按照Hall-Petch關(guān)系式，材料的這種強(qiáng)化，主要是通過晶粒細(xì)化實現(xiàn)的。