Économie de nickel ou sans nickel Acier inoxydable austénitique fait référence à l'acier inoxydable austénitique avec Mn et Ni de génération N. Il s'agit d'une nouvelle direction de développement de matériaux qui a reçu une large attention avec les progrès de la technologie métallurgique ces dernières années. Parce que l'acier inoxydable austénitique azoté présente de nombreux avantages, il a déclenché un boom de la recherche. Avec l'avancement de la technologie de fabrication d'acier inoxydable austénitique contenant de l'azote, les coûts de fabrication continueront de diminuer, les performances seront encore améliorées et la gamme d'applications de l'austénitique contenant de l'azote acier inoxydable va continuer à s'étendre.
Par conséquent, on peut s'attendre à ce que l'acier inoxydable austénitique contenant de l'azote, en particulier à haute teneur en azote, soit largement utilisé dans de nombreux domaines importants tels que les transports, la construction, l'espace, le génie maritime, l'énergie atomique et l'industrie militaire. Dans cette étude, le manganèse et l'azote ont été utilisés pour remplacer partiellement le rôle du nickel dans la structure et les propriétés de l'acier inoxydable. L'analyse de structure et les propriétés mécaniques de traction et d'impact de deux aciers inoxydables à faible teneur en nickel avec différentes teneurs en azote ont été réalisées, et le mécanisme de rupture a été étudié.
En fonction de l'influence des éléments d'alliage sur la structure et les propriétés de l'acier austénitique, un acier inoxydable à faible teneur en nickel à deux composants a été conçu. Après avoir été fondu et forgé dans un four de fusion sous vide, la composition chimique principale du matériau est indiquée dans le tableau 1. Utilisez la coupe au fil pour transformer le matériau en une longue bande d'échantillon d'impact et un échantillon de traction en forme de tige ronde, dont chacun prend 3 spécimens. Dans le four à résistance de type boîte SXZ-10-13, l'échantillon est traité en solution solide.
La température de la solution solide de l'acier d'essai à haute teneur en azote est de 1050℃ et celle de l'acier d'essai à faible teneur en azote est de 1100℃. La méthode de refroidissement est le refroidissement par eau. Après le traitement de la solution, l'échantillon d'une taille de 10 mm × 10 mm × 10 mm est testé sur le testeur de dureté Rockwell modèle HR150A, la charge est de 1.96 N, le temps de maintien de la pression est de 20 s et chaque échantillon est atteint 3 points et prend la moyenne . Le test d'impact à température ambiante est effectué sur le testeur d'impact combiné XJ-502 conformément à la norme GB/T229-2007 "Charpy Pendulum Impact Test Method for Metallic Materials".
L'essai de traction à température ambiante est effectué sur une machine d'essai de fluage électronique modèle RDL100 conformément à la norme GB/T228-2002 « Méthode d'essai de traction à température ambiante des matériaux métalliques ». Préparez des échantillons métallographiques et observez la microstructure à l'aide du microscope optique transflectif DM2500M de Leica. Un diffractomètre à rayons X D/MAX2005PC a été utilisé pour analyser la structure et un microscope électronique à balayage (MEB) JSM-7001F a été utilisé pour observer les fractures de traction et d'impact.
Tableau 1 Composition chimique de l'acier d'essai (fraction massique %)
| Acier d'essai | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | N | Fe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Azote élevé | 0.0350 | 0.158 | 14.96 | 0.0233 | 0.0162 | 16.94 | 2.56 | 1.65 | 0.75 | Bal |
| Faible teneur en azote | 0.0324 | 0.226 | 19.78 | 0.0248 | 0.0175 | 17.46 | 1.68 | 1.64 | 0.213 | Bal |
Les résultats montrent:
(1) La matrice d'acier inoxydable à haute teneur en azote et à faible teneur en azote et à faible teneur en nickel après la solution solide est une austénite monophasée et une structure à deux phases avec une demi-austénite et une ferrite. Les résistances à la traction des deux sont relativement élevées, 840.18 et 688.38 MPa respectivement. L'azote agit comme un atome interstitiel pour obtenir un bon renforcement en solution solide dans l'acier.
(2) Les ruptures de traction et d'impact à température ambiante des aciers d'essai à forte teneur en azote et à faible teneur en azote ont des morphologies de fossettes évidentes. L'énergie d'absorption des chocs est de 191 et 250J, respectivement, et a une bonne résistance aux chocs, et la dureté est supérieure à 93HRB. Les propriétés mécaniques complètes de l'austénite à haute teneur en azote à température ambiante sont meilleures que celles de l'acier inoxydable duplex à faible teneur en azote.