改性纳米SiC粉体强化奥氏体不锈钢力学性能和耐腐蚀性能的研究

本文在生产条件下采用冲入法制备改性纳米SiC粉体强化奥氏体不锈钢材料，研究了纳米SiC粉体对不锈钢的组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响及其作用机理。试验用的纳米SiC粉体预先经过表面改性处理，粒径为20－80nm。在细化晶粒方面，其作用机理与孕育剂相类似，但与常规孕育剂不同的是，该纳米SiC粉体与飞速发展的纳米技术相结合，相同质量的改性纳米SiC粉体，能够提供更多的结晶核心，从而以微量的纳米SiC粉体便能明显地细化铸造不锈钢的组织，提高其性能。对自然冷却后得到的不同纳米SiC粉体含量的不锈钢试样进行固溶处理。采用金相检验、布氏硬度检测、拉伸试验、冲击试验、化学浸泡试验、电化学分析等方法检测了不锈钢的晶粒组织、力学性能和耐腐蚀性能，并进一步讨论了不同纳米SiC粉体加入量对不锈钢的组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。研究结果表明：经改性纳米SiC粉体强化处理后的不锈钢组织明显细化，力学性能、耐点蚀性能和耐晶间腐蚀性能均得到有效提高,当纳米SiC粉体加入量为0.1%时，不锈钢的延伸率和断面收缩率分别提高了10.69%和12.30%，硬度、抗拉强度和冲击韧性分别提高了6.33%、4.70%和19.97%，点蚀速率和晶间腐蚀速率分别降低了16.05%和42.39%；断口分析结果表明：经强韧化处理后，不锈钢的断裂方式为典型的韧性断裂；极化曲线表明：当纳米SiC粉体含量为0.1% 时，不锈钢的电极电位提高了3倍；能谱分析结果表明，经强化处理后，不锈钢的铬成分偏析减轻，有效改善了晶界等易发生点蚀和晶间腐蚀部位的贫铬现象。该纳米粉体强韧化技术水平先进，设备工艺简单，操作方便，附加值高，能有效提高不锈钢的综合性能，降低能源消耗，可在铸件的生产中广泛应用，并能实现绿色生产和可持续发展。