双相组织不锈钢渗氮层微观组织研究

【摘要】本论文以热轧态的304不锈钢作为渗氮基体材料,其组织主要是奥氏体(γ)及5～8%沿轧向分布的铁素体(a)。论文利用OPM、SEM、XRD、TEM及EDS等分析测试手段研究不同处理温度下(400℃和500℃)渗层组织结构、相分布等,并与固溶态的304不锈钢渗氮层组织结构特地进行比较,分析讨论α-铁素体对渗层组织的影响。论文主要研究结果如下：400℃渗氮：1.渗氮层主要由过饱和氮奥氏体(γN)和过饱和氮铁素体(αN)组成,其硬度约为γ-奥氏体和α-铁素体的6倍,但与基体相比表现出更好的腐蚀抗力。2.渗氮层与基体之间界面随基体中γ-奥氏体和α-铁素体的分布呈“波纹状”,形成连续变化的渗层厚度。“波纹状”界面的形成与N在奥氏体和铁素体中扩散速度的差异以及N沿晶界和通过晶内扩散速度差异有关。3.在渗氮过程中γ-奥氏体和α-铁素体相界以及原奥氏体晶界发生不连续分解反应:γN→α＋CrN和αN→α＋CrN,形成α+CrN片层相间组织。两者满足Baker-Nutting位相关系：(100)CrN//(100)v;[011]CrN//[001]α4.选区电子衍射表明,过饱和氮奥氏体(γN)及过饱和氮铁素体(αN)发生连续脱溶沉淀,形成Cr-N溶质原子偏聚团。5.剥层XRD实验结果表明,随着剥层向基体深入γN的(111)和(200)晶面衍射峰逐渐向高角度移动,即点阵膨胀逐渐减小,而且峰形宽化程度逐渐减弱。500℃渗氮：1.渗氮层由表及里相组成为：表层γ’-Fe4N、CrN和αN；次表层γN以及沿着轧向分布的αN,次表层相组成以及相分布与400℃渗氮相同。2.渗氮层与基体界面基本平直,表明高温渗氮过程中,N原子沿晶界扩散速度和通过晶内扩散速度的差别、N原子在α-铁素体和在γ-奥氏体晶内扩散速度的差异比低温渗氮大大降低。3.渗层表层奥氏体晶粒通过连续沉淀析出CrN,其腐蚀抗力大大降低。
【作者】牛兴君；
【导师】许晓磊；曾世军；
【作者基本信息】大连海事大学，交通运输工程，2014，硕士
【关键词】离子渗氮；非连续脱溶沉淀；连续脱溶沉淀；γN；αN；

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