深冷處理后0Cr17Mn17Mo3NiN奧氏體不銹鋼的低溫沖擊性能

超導(dǎo)應(yīng)用等需要低溫技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，促使了低溫結(jié)構(gòu)材料的研究。這類(lèi)低溫結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有高的屈服強(qiáng)度、良好的低溫韌性、無(wú)磁性、良好的組織穩(wěn)定性等性能。奧氏體不銹鋼無(wú)磁性，且焊接性能良好，是目前低溫結(jié)構(gòu)材料的首要選擇，其使用量與日俱增。

有課題組前期研究設(shè)計(jì)了氮含量為0.6%的0Cr17Mn17Mo3NiN奧氏體不銹鋼，此鋼具有優(yōu)良的常溫力學(xué)性能和耐腐蝕性能，但是還未對(duì)其低溫性能進(jìn)行研究。為此，科研人員研究了該鋼的低溫沖擊性能以及經(jīng)深冷處理后的常溫（20℃）沖擊性能，觀察了其斷口形貌和組織，分析了其斷裂機(jī)理。

試驗(yàn)用0Cr17Mn17Mo3NiN奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：C0.036，Si0.170，Mn16.600，P0.020，S0.015，Cr17.370，Mo2.610，Ni1.220，N0.614，F(xiàn)e余量。該鋼采用真空熔煉后，在SXZ-10-13型箱式電阻爐中進(jìn)行固溶處理，固溶工藝為1050℃×1h水冷。

根據(jù)GB/T229-2007，在試驗(yàn)鋼上截取標(biāo)準(zhǔn)V型夏比沖擊試樣，在ZBC2302-C型金屬擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度分別為20，-50，-80，-110，-150，-196℃，根據(jù)表1中的參數(shù)對(duì)試樣進(jìn)行深冷處理，先將試樣在液氮中保溫一定時(shí)間，然后取出，在空氣中放至室溫，如此循環(huán)不同次數(shù)后，再在20℃進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，測(cè)試設(shè)備和測(cè)試參數(shù)同前。

表1 深冷處理工藝參數(shù)

用JSM-7001F型掃描電鏡（SEM）觀察沖擊斷口形貌。在沖擊斷口附近截取金相試樣，經(jīng)打磨、拋光后，用王水腐蝕，利用DM2500M型透反射光學(xué)顯微鏡觀察其顯微組織，用D/MAX2005FC型X射線衍射儀分析物相組成；用JEM-2100型透射電子顯微鏡對(duì)斷口附近的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。結(jié)果表明：

（1）未經(jīng)深冷處理試驗(yàn)鋼的沖擊功隨著沖擊試驗(yàn)溫度的降低而減小，斷裂方式由韌性斷裂逐漸變?yōu)榇嘈詳嗔?，其韌脆轉(zhuǎn)變溫度約為-122℃。

（2）深冷處理能顯著提高試驗(yàn)鋼的20℃沖擊功，延長(zhǎng)深冷處理時(shí)間和增加深冷次數(shù)對(duì)其沖擊功影響不大，深冷處理后試驗(yàn)鋼的20℃沖擊斷裂方式為韌性斷裂。