铝含量对2520不锈钢管抗拉屈服强度及延伸率的影响有哪些

  浙江至德钢业有限公司经研究返现随着铝含量的增大，2520不锈钢管材料中铁素体含量增多，屈服强度逐渐增大。延伸率受铁素体的影响逐渐降低。在铝含量为1.5%的2520不锈钢管中，只有少量的铁素体，其性能由奥氏体主导，奥氏体的晶粒细小，其强度和塑形都比较好。当铝含量为2%时，铁素体增多，在变形时铁素体和奥氏体的晶界上容易产生裂纹，强度有所降低。含铝3%的2520不锈钢管中，铁素体含量为50%左右，奥氏体和铁素体共同作用。奥氏体相的存在降低了铁素体的脆性，阻碍晶粒的长大，提高了韧性。铁素体相提高了合金的室温强度，冷加工硬化倾向降低，线胀系数低。轧制以后，晶粒更加细小，共同作用提高了合金的强度，和固溶态相比其延伸率有很大的改善。

  耐热钢的抗氧化性有两方面的影响因素，一是表面氧化膜的完整性，二是氧化膜对基体的粘附性。关于氧化膜的粘附性和氧化膜的内应力以及氧化膜与合金基体的结合强度决定。金属高温氧化过程中表面氧化膜是否具有保护性，首先取决于膜的完整性。金属表面形成完整性氧化膜的必要条件是，氧化时生成的金属氧化膜的体积（VOX）比生成这些氧化膜的金属所消耗的金属的体积（VM）要大，VOX/VM>1，此值称P-B比，用r表示，只有当r>1氧化膜才是完整的，才能保护内部金属。但是当r过大时，氧化膜的内应力大，使氧化膜容易破裂脱落失去保护作用或保护作用较差。保护性较好的氧化膜的P-B比是r稍大于1。Al2O3和Cr2O3氧化膜的P-B比分别为1.28和1.99，根据上面的分析可知，Al2O3氧化膜在保证完整下的前提下更不容易破裂脱落。高温下Al氧化所需的自由能比Cr低，当Al与Cr共存时，Al2O3优先生成，并且，Al2O3比Cr2O3具有更高的热力学稳定性。因此Al2O3膜的保护性优于Cr2O3膜，同时，加铝后表面氧化膜致密性好，提高了310S耐热钢的高温抗氧化性。

    加入铝元素以后，Al2O3膜的保护性优于Cr2O3膜，合金表面由致密的复合氧化膜构成，比不加铝的合金抗氧化性能要提高很多。在900℃时，2520不锈钢管中的合金元素氧化速率比较慢，不同铝含量的合金在该温度下高温氧化性能都很好，三种不同铝含量的膜都是比较均匀致密的，孔洞也比较少，显著提高了在该温度下的抗氧化性能。合金通过轧制以后，晶粒发生了细化，使得形成氧化膜的颗粒细小致密。固溶态的合金没有机械变形，晶粒本身相对比较粗大，而且由于铁素体的含量比轧制态的合金高，铁素体的晶粒大。使得固溶态的合金抗氧化性能没有轧制态的性能好。

    当温度达到1000℃时，氧化表面与900℃的氧化表面相比，相同铝含量的2520不锈钢氧化层表面致密性差别很大，构成氧化层的颗粒物颗粒尺寸变大、并且疏松，氧化孔洞的数量增多，1000℃时的抗氧化性能没有900℃好。在1000℃时，Cr2O3的氧化物开始挥发，使得氧化皮和基体之间的气体压力增大。在有些氧化膜比较薄的地方，由于气体压力会使得氧化层遭到破坏，产生孔洞，进一步使抗氧化性能降低。合金的抗氧化性能都降低。在高温下，合金元素的氧化蒸发速率增加。含铝1.5%的轧制态合金，铁素体含量低于5%成分基本没有发生偏析。加上轧制以后，晶粒细化，在高温时形成致密的氧化物复合膜，随着氧化的进行，母体中的Cr元素和Al元素能够源源不断的补充。铝2%的轧制态合金，抗氧化性能最好，相对含铝1.5%的合金铁素体的含量增加。铁素体的晶格点阵密排度较低，因此合金元素在铁素体中的扩散速度比奥氏体中大的多。铬元素在铁素体中的扩散速度是奥氏体中的100倍。在氧化过程中，合金元素的蒸发通过母材补充。铁素体的含量高使得铬、铝元素向表层扩散的速度快。元素消耗母体能够快速的补充，所以含铝2%的合金抗氧化性能最好。当铝含量增加到3wt%时，铁素体的含量迅速增大到了50%，该合金的两相之间化学成分存在很大的差异，铁素体中富含铬、铝元素，而奥氏体中又贫铬。从而引起氧化皮的不同区域元素发生偏析，在奥氏体区，高温氧化的比较严重。最终使得合金在含铝3%时，氧化的最严重。

 1、随着铝含量的增加，310S耐热钢的强度是逐渐增大的，硬度也随铝含量的增加而增大，和固溶态相比，轧制态的硬度普遍降低20HV左右。含铝3wt%的固溶态合金，抗拉强度259MPa，基本上是发生了脆断，经过轧制以后，铝含量3wt%的合金,抗拉强度为759MPa，强度迅速增大。

 2、随着铝含量的增加，2520耐热钢的塑性是逐渐降低的，当铝含量增加到3%时，延伸率是14.23%，而该铝含量下，固溶态合金的延伸率只有3.3%。

 3、当2520不锈钢管中的铝含量从1.5%、2%、3%时，在900℃，轧制态310S耐热钢的抗氧化性能基本不变，但是抗氧化性能普遍高于固溶态的合金；在1000℃，310S耐热钢的抗氧化性能先增强后降低，在含2%铝的时候，抗氧化性能最好。