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含氮低镍不锈钢能够在较大程度提高材料强度的情况下对韧性损害较小,同时能够节约战略资源镍元素而降低材料成本,因此,近年来掀起了一股研究热潮。我国加氮不锈钢研究起步较晚,在制造设备和机理分析等方面还有很多问题值得探讨,如氮的加入比较困难,氮对材料韧性的影响,以及低温出现的韧脆转变现象等等。本文设计了两种新型含氮节镍不锈钢,一种是高氮低镍奥氏体不锈钢(HNG),另一种是低镍双相不锈钢(LNG)。研究了两种试验钢的室温组织与力学性能以及低温下的韧脆转变现象和组织的稳定性。 试验对HNG奥氏体不锈钢和LNG双相不锈钢进行固溶处理,分别在1050℃、1100℃和1150℃保温一小时快速水冷。固溶处理后,HNG奥氏体不锈钢的组织均为单相奥氏体组织,1050℃的奥氏体晶粒更细小均匀,随着固溶温度的升高,奥氏体晶粒有长大的趋势;LNG双相不锈钢的固溶组织均为奥氏体和铁素体组成的双相组织,随着固溶温度的升高,基体中铁素体含量呈增多的趋势,略低于奥氏体含量。 对试验钢进行室温力学性能试验,HNG奥氏体不锈钢经过1050℃固溶处理后的强度和冲击吸收功较高,其室温抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和断面收缩率的数值分别为849.175MPa、539.747MPa、51.8%和68.64%,冲击功为225.85J,拉伸和冲击断口上均布满了韧窝,属于典型的塑性断裂,韧窝底部的夹杂物主要为铝、硅、铬、锰和氧组成的混合物;LNG双相不锈钢经过1100℃固溶处理后的强度和冲击吸收功较高,其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和断面收缩率的数值分别为691.920MPa、459.606MPa、44.2%和73.99%,冲击功为250J,拉伸和冲击断口上均布满了韧窝,呈塑性断裂特性,韧窝底部的夹杂物主要为铁、铬和锰组成的金属间化合物。HNG奥氏体不锈钢和LNG双相不锈钢随着冲击温度的降低冲击功均逐渐降低,LNG双相不锈钢降低更快,在-196℃时LNG双相钢为7.9J,而HNG奥氏体钢为40.77J。两种试验钢在室温至低温下的韧脆转变过程均为:韧窝→拉长的韧窝→混合型断裂(出现了脆性台阶)→沿晶断裂。在测试温度范围内,未发现马氏体转变。