稀土元素镧对304L不锈钢管力学性能的作用机理
浙江至德钢业有限公司技术人员发现,由于稀土元素镧的原子半径为182pm,铁元素的原子半径为124pm,镧原子的半径要大于铁原子,微量稀土镧元素溶入304L不锈钢管中时,形成置换固溶体,由于镧元素的原子半径和铁元素的原子半径之差较大,所以镧原子引起试验304L不锈钢管的原子晶格畸变较为严重,使基体的能量迅速的增加,远大于由于熵增加,而引起的热力学稳定性的变化,所以在304L不锈钢管中镧原子的固溶度很低只有几十个ppm。
稀土元素镧固溶在304L不锈钢管中,使304L不锈钢管中的点缺陷的数量增加,能量升高,会使试验304L不锈钢管的硬度上升。位错在运动过程中有两种机制,一种是位错的绕过机制,一种是位错的切过机制,稀土镧元素固溶在304L不锈钢管中,使位错在移动过程中,受到阻碍,发生缠结,成为拉伸试验和冲击试验断口韧窝形成的中心,增加试验304L不锈钢管的拉伸和冲击性能。
稀土镧元素加入试验304L不锈钢管中,还可以改变析出相的形貌、成分和分布情况。当试验304L不锈钢管中不加入稀土元素时,析出相的成分主要为硫化锰,分布在晶界处,形貌为条片状,条片状的硫化锰在应力载荷的作用下,成为应力集中区,使裂纹迅速的扩展,降低材料的力学性能。当加入适量的稀土镧元素可以使析出相从条片状变为圆形颗粒状,成分由硫化锰逐渐变为硫化镧,较均匀的分布在材料的基体上,析出相变为圆形颗粒状可以减小应力集中,并且对位错和裂纹的扩展有阻碍作用,所以加入适量的稀土元素镧能够提高材料的拉伸和冲击性能,但加入稀土元素过多时,稀土硫化物的集聚长大,并以带状分布,使材料的拉伸和冲击性能快速下降,硬度分布会出现较大的波动。
本文标签:304L不锈钢管
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