Page 14 - 理化检验-物理分册2023年第一期

徐懿仁, 等: 形变马氏体对奥氏体不锈钢力学性能的影响

体中具有扩散作用, 能阻止奥氏体转变为马氏体, 但 表1 所示。将 3 种钢板加工成尺寸为 20 mm×

是铁素体化元素含量过多会促使奥氏体向马氏体、 20mm×800mm ( 长×宽×高) 的矩形板条试样。
铁素体转化。在相同条件下, 变形量或应变速率越 力学性能测试中拉伸试样的规格参照 GB / T

大, 奥氏体不锈钢产生的形变马氏体含量越高 [ 2 ] 。 228.1 — 2021 《 金属材料 拉伸试验 第 1 部分: 室温

试验方法》 中的 R7试样( 平行段直径为5mm 的棒
1 试验材料及方法
状拉伸试样); 冲击试样的规格参照 GB / T229 —

1.1 试验材料 2020 《 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》 中的 V 型

选用S30408 、 S30409及S32168亚稳态奥氏体不 缺口试样, 试样尺寸为 10 mm×10 mm×55mm

锈钢钢板进行试验, 3种奥氏体不锈钢的化学成分如 ( 长×宽×高)。
表1 3种奥氏体不锈钢的化学成分 %
质量分数
材料牌号
C Si Mn P S Ni Cr Mo N

S30408 0.055 0.410 0.758 0.0237 0.0029 8.05 18.12 0.015 0.041

S30409 0.049 0.480 1.173 0.0315 0.0021 8.02 18.04 0.059 0.049

S32168 0.030 0.578 1.415 0.0243 0.0025 9.14 17.39 0.067 0.026
1.2 试验方法 行对比, 分析奥氏体不锈钢中形变马氏体含量对材

在-10 , -40 , -70 , -100 , -130 ℃ 及室温 料力学性能的影响。

( 20℃ ) 环境下, 对矩形板条试样进行预拉伸试验, 2 试验结果及分析
为了避免高应变速率及大变形量对材料造成应变强

-1 的应变速率将试样从原始状态
化, 以0.00025s 2.1 预拉伸试验
拉伸至10%的变形量, 从而预制出形变马氏体。奥 将3种材料在不同温度下进行预拉伸, 应变速

氏体具有顺磁性, 马氏体具有铁磁性, 因此采用 率为0.00025s , 变形量为10% 。预制出形变马
-1
Feritsco p eMP30型铁素体测量仪, 通过测量导磁率 氏体后, 测量试样的形变马氏体含量, 结果如表2和

的强弱来分析奥氏体不锈钢中的形变马氏体含量。 图1所示, 可知低温环境下奥氏体不锈钢发生变形
用铁素体测量仪对预拉伸后的试样进行测量 时, 预拉伸温度对形变马氏体含量的影响较为明显,
后, 在试样中部进行二次取样, 分别进行拉伸、 冲击 3种材料的形 变 马 氏 体 含 量 均 随 温 度 的 降 低 而
及硬度测试, 并将测试结果与原始材料测试结果进 增加。
表2 3种材料在不同温度环境下进行预拉伸后的形变马氏体含量 %
预拉伸温度 / ℃
材料牌号 原始态
20 -10 -40 -70 -100 -130
S30408 1.9 3.3 15.2 25.5 29.0 38.4 46.5
S30409 0.6 1.7 9.8 18.6 21.8 29.7 44.8
S32168 1.0 3.4 6.4 15.8 24.1 33.1 -

量的试样进行拉伸试验, 结果如图 2 所示。从图 2
可以看出: 3种材料随着形变马氏体含量的增加, 材
料的屈服强度及抗拉强度均有明显升高, 但断后伸
长率逐渐降低; 当3种材料的形变马氏体含量超过
5%时, 断后伸长率均低于标准要求的下限, 随着形
变马氏体含量的增多, 材料的断后伸长率降低更为

明显; 当3种材料的形变马氏体含量超过 30% 时,
材料的断后伸长率约为25% 。由此可见, 较高的形
变马氏体含量虽提升了材料的强度, 但降低了材料
图1 3种材料不同预拉伸温度与形变马氏体含量的关系曲线
的应变容限, 显现出不锈钢材料典型的应变强化
2.2 拉伸试验
特征。

按照 GB / T228.1 — 2021 , 对不同形变马氏体含
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