Ahorro de níquel o sin níquel acero inoxidable austenitico se refiere al acero inoxidable austenítico con Mn y Ni de generación N. Es una nueva dirección de desarrollo de materiales que ha recibido una amplia atención con el progreso de la tecnología metalúrgica en los últimos años. Debido a que el acero inoxidable austenítico que contiene nitrógeno tiene muchas ventajas, ha desencadenado un auge en la investigación. Con el avance de la tecnología de fabricación de acero inoxidable austenítico que contiene nitrógeno, los costos de fabricación seguirán disminuyendo, el rendimiento mejorará aún más y el rango de aplicación del acero inoxidable austenítico que contiene nitrógeno acero inoxidable continuará expandiéndose.
Por lo tanto, se puede esperar que el acero inoxidable austenítico que contiene nitrógeno, especialmente con alto contenido de nitrógeno, se use ampliamente en muchos campos importantes, como el transporte, la construcción, el espacio, la ingeniería marina, la energía atómica y la industria militar. En este estudio, se utilizaron manganeso y nitrógeno para reemplazar parcialmente el papel del níquel en la estructura y propiedades del acero inoxidable. Se realizó el análisis estructural y las propiedades mecánicas a tracción e impacto de dos aceros inoxidables bajos en níquel con diferente contenido de nitrógeno, y se estudió el mecanismo de fractura.
De acuerdo con la influencia de los elementos de aleación en la estructura y las propiedades del acero austenítico, se diseñó un acero inoxidable de dos componentes con bajo contenido de níquel. Después de ser fundido y forjado en un horno de fusión al vacío, la composición química principal del material se muestra en la Tabla 1. Use corte de alambre para procesar el material en una tira larga de muestra de impacto y una muestra de tracción en forma de barra redonda, cada una de las cuales toma 3 especímenes. En el horno de resistencia tipo caja SXZ-10-13, la muestra se trata con una solución sólida.
La temperatura de la solución sólida del acero de prueba con alto contenido de nitrógeno es de 1050 ℃ y la del acero de prueba con bajo contenido de nitrógeno es de 1100 ℃. El método de enfriamiento es enfriamiento por agua. Después del tratamiento con solución, la muestra con un tamaño de 10 mm × 10 mm × 10 mm se prueba en el probador de dureza Rockwell modelo HR150A, la carga es de 1.96 N, el tiempo de mantenimiento de la presión es de 20 s, y cada muestra se golpea 3 Puntos y se toma el promedio . La prueba de impacto a temperatura ambiente se lleva a cabo en el probador de impacto combinado XJ-502 de acuerdo con GB/T229-2007 "Método de prueba de impacto de péndulo Charpy para materiales metálicos".
La prueba de tracción a temperatura ambiente se lleva a cabo en una máquina de prueba de fluencia electrónica modelo RDL100 de acuerdo con GB/T228-2002 "Método de prueba de tracción a temperatura ambiente de materiales metálicos". Prepare muestras metalográficas y observe la microestructura con el microscopio óptico transflectivo DM2500M de Leica. Se utilizó un difractómetro de rayos X D/MAX2005PC para analizar la estructura y un microscopio electrónico de barrido (SEM) JSM-7001F para observar las fracturas por tracción e impacto.
Tabla 1 Composición química del acero de prueba (fracción de masa %)
| Prueba de acero | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | N | Fe |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Alto contenido de nitrógeno | 0.0350 | 0.158 | 14.96 | 0.0233 | 0.0162 | 16.94 | 2.56 | 1.65 | 0.75 | Bal |
| Nitrógeno bajo | 0.0324 | 0.226 | 19.78 | 0.0248 | 0.0175 | 17.46 | 1.68 | 1.64 | 0.213 | Bal |
Los resultados muestran:
(1) La matriz de alto contenido de nitrógeno y bajo contenido de nitrógeno y acero inoxidable con bajo contenido de níquel después de la solución sólida es austenita monofásica y una estructura bifásica con medio austenita y ferrita. Las resistencias a la tracción de ambos son relativamente altas, 840.18 y 688.38 MPa respectivamente. El nitrógeno actúa como un átomo intersticial para lograr un buen endurecimiento de la solución sólida en el acero.
(2) Las fracturas por tracción e impacto a temperatura ambiente de los aceros de prueba con alto contenido de nitrógeno y bajo contenido de nitrógeno tienen morfologías de hoyuelos obvias. La energía de absorción de impacto es 191 y 250J, respectivamente, y tiene buena resistencia al impacto, y la dureza es superior a 93HRB. Las propiedades mecánicas integrales de la austenita con alto contenido de nitrógeno a temperatura ambiente son mejores que las del acero inoxidable dúplex con bajo contenido de nitrógeno.