高氮钢与twip钢区别
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发布时间：2024-04-09 04:28
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时间：2024-04-10 21:20
氮在奥氏体钢中的作用。在奥氏体钢中氮处于固溶态，其作用有：(1)稳定奥氏体。氮的加入提高了奥氏体相对于马氏体的稳定性，其作用约为镍的25倍。所以，氮对马氏体和相变马氏体均有抑制作用。(2)强化材料性能。氮的加入提高了奥氏体钢的屈服强度而不降低材料韧性；特别是可以通过冷加工进一步提高强度，以18%Mn18%Cr0.6%N的高氮奥氏体钢为例，在变形量为40%时，其屈服强度可从600MPa提高到1400MPa以上，而断裂韧性仍保持着较高的数值；如果采用拉丝的话，可进一步将屈服强度提高到2400MPa。高氮奥氏体钢之所以具有高的加工硬化率，是由于高氮含量降低了堆垛层错能，造成稳定的位错排列。(3)改善材料的耐腐蚀性能。氮的加入可改善奥氏体钢耐各种腐蚀，包括点蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀的性能。由于氮的存在，在金属表面形成了一层富氮钝化膜而抗腐蚀，且Mo的存在可加强这种作用。氮的抗点蚀能力约为Cr的30倍。此外，氮的引入，抑制了碳化物的析出，从而避免因碳化物的析出而引起的晶间腐蚀。此外，氮的存在也有益于奥氏体钢的蠕变和疲劳性能。
氮在铁素体钢中的作用。其强化作用是通过Fe-N合金的淬火-回火工艺，形成弥散的氮化物来实现的。与碳化物相比，氮化物更稳定，更细小，其作用有：(1)提高屈服强度。在低于600ºC回火时，高氮铁素体钢的屈服强度明显优于普通钢，这主要是回火在钢中形成细小的Cr2N析出物并与高密度的晶格位错以及狭窄的马氏体条共同作用的结果。固溶处理温度越高，析出物也越细，当固溶处理温度从1100ºC升至1200ºC，氮合金化钢的屈服强度可提高100MPa。(2)改善冲击韧性。含氮铁素体钢中，由于析出了大量细小且稳定的(Nb,V)X相，从而抑制了晶粒长大。铁素体晶粒越小，脆性转变温度就越低，韧性也就越好。氮合金化钢的冲击韧性明显优于普通的Cr12钢。(3)改善高温性能。有研究表明，当温度高于550ºC时，含氮量为0.16%、含铬为9~12%钢的屈服强度大约是无氮的20Cr12MoV钢的2倍。含氮的Cr12钢在400~500ºC范围内的强度与Ni基合金相当，且通过进一步优化，该合金在450ºC时的屈服强度可望达到900~1000MPa。另有报道，含氮钢在600~700℃下的蠕变率要比普通的20Cr12MoV钢低得多，其断裂时间约是普通碳钢的10~100倍。高氮钢低的瞬时蠕变率归功于在亚晶界上细小的富Nb和V的MX相，它与M2X型析出物组合在一起，稳定精细的位错结构，从而延缓了合金的回复，致使蠕变速率降低。此外，氮也能改善铁素体钢的抗腐蚀性。与普通的50CrMo5钢相比，由于氮的引入，使得在H2S04和3%NaCl中的耐腐蚀性和耐点腐蚀性都有明显改善。
TWIP 钢是变形时孪晶诱导塑性( Twinning induced plasticity)或通过应变诱导残留奥氏体转变为马氏体
TWIP(Twining Induced Plasticity)钢经轧制并退火、水淬处理后基体组织为奥氏体，并伴有大量退火孪晶。孪生作为塑性变形的另一种机制，在 发生孪生的过程 中孪晶出现的频率和尺寸取决于晶 体结构和层错能的大小。当晶体在切应力的作用下 发生了孪生变形时，晶体的一部分沿一定的孪生面和孪生方向相对于另一部分晶体作均匀的切变，晶体的点阵类 型不 发生变化，但它使均匀切变区中的晶体取 向发生变更，变为与未切变区晶体成镜面对称 的取 向。变形部分的晶体位向发生改变，可是原来处于不利取向的滑移系转变为新的有利取向，可以进一步激发滑移。孪生与滑移交替进行，使TWIP钢 的塑性 非 常优 异。在轧制过程中，随着形变增加 ，孪 晶会发生转动，在4个{1 1 1)孪生面都会出现堆垛层错和孪 晶，这样排 列的孪晶因孪 晶问的相互制约 ，在应变量增加时孪晶不能发生转动，沿轧制面排列。
TWIP钢优异的力学性能来自孪生诱导塑性这种孪生在形变中的作用与传统的概念完全不同。TWIP钢成分设计要求是，其在形变过程中诱发孪晶，抑制马氏体相变，从而产生 TwIP效应。
