电梯用高表面质量含铌、铜超纯铁素体不锈钢热处理工艺及性能研究

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目前,电梯表面用钢以奥氏体不锈钢304为主,部分采用铁素体不锈钢443和439。但是,304的抗氧化性酸腐蚀性能不如铁素体不锈钢,且含有较多的贵金属镍,导致成本很高。单一钛稳定的439和铌、钛双稳定化的B443NT由于TiN和TiO2的存在,影响表面质量,目前只能满足拉丝板需求。因此,需要新的成分设计,开发超纯铁素体不锈钢新产品,以满足高端镜面板、刻蚀板等需求。  本文在B443NT不锈钢基础上,去除钢中的Ti,设计并制备了7种Nb、Cu含量不同的B443Nb试验钢。通过使用Thermal-Calc软件、金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱仪、激光共聚焦显微镜、拉伸试验机和电化学工作站对实验钢的微观组织、再结晶行为、析出相、折弯粗糙度、点蚀电位和力学性能(抗拉强度、延伸率、韦氏硬度)进行了研究。主要获得如下结论:  (1)大部分B443Nb实验钢在900℃-1000℃之间可完全再结晶。钢中的微量Nb明显阻碍再结晶过程;随着Nb含量升高,钢的完全再结晶温度升高。Nb含量较少(<0.4%)的实验钢再结晶温度在950℃附近,Nb含量较高的实验钢需要提升加热温度使之发生完全再结晶。钢中的Cu对再结晶过程无明显影响。  (2)钢中的Nb主要以碳化物和Laves相形式存在,Cu主要以固溶形式存在,少量Cu偏聚与Nb复合形成尺寸较小的析出相。钢中的析出相以富Nb相为主,大小和数量取决于Nb含量。Nb含量小于0.4%时,基体中析出相细小、弥散。随着Nb含量升高,钢中析出相尺寸和数目都有提高的趋势。Nb和Cu都有强化钢的作用。  (3) Nb提升了材料的点蚀电位和钝化区间,Nb含量较高时作用更显著;Cu也有提高钢耐蚀性能的作用,但其含量影响较小。  (4)提出了两种定量化测量折弯曲面粗糙度的方法,使钢的折弯表面粗糙度得到良好的表征。实验钢的折弯表面粗糙度主要与Nb含量和热处理温度有关。在900℃以上热处理时,Nb显著降低钢的折弯表面粗糙度,温度越高作用越明显;Nb含量在0.5%左右时,对折弯表面粗糙度影响达到极值。随着热处理温度提高,钢的折弯表面粗糙度整体提高(除了含0.5%Nb的钢板)。实验表明,材料表层晶粒尺寸是影响折弯表面粗糙度的重要因素之一。
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