1、304不銹鋼材料的應力腐蝕開裂(StressCorrosionCrackingSCC)是該材料的主要失效形式之一，可以通過改進結(jié)構(gòu)設計、優(yōu)化材料的熱處理和控制環(huán)境介質(zhì)等方法來解決這一難題。但是，當材料的使用環(huán)境和受力狀態(tài)不能改變時，如何從改變材料自身的顯微組織來提高其抗SCC能力越來越受到人們的關注。其中，優(yōu)化材料中的晶界特征分布能夠發(fā)揮重要作用，這也是提高結(jié)構(gòu)件安全系數(shù)和增長使用壽命的另一途徑。 包括304不銹鋼在內(nèi)的絕大部分

2、工程材料都是多晶體。多晶材料的很多性能與其顯微組織及晶界特性有著非常緊密的聯(lián)系，如晶間腐蝕、斷裂、合金及雜質(zhì)元素的偏聚、蠕變等問題，都會受到晶界結(jié)構(gòu)特征的影響。1984年Watanabe提出了晶界設計這種概念，繼而在上世紀90年代形成了“晶界工程(GrainBoundaryEngineeringGBE)”這一研究領域。通過合適的形變及退火工藝，可以明顯提高材料中的低∑CSL(CSL是"CoincidenceSiteLattice"的縮寫

3、，即重位點陣。低∑CSL是指∑≤29)晶界比例，優(yōu)化其分布，就可以改善材料與晶界有關的多種性能。本研究通過控制304不銹鋼材料的晶界特征分布(GrainBoundaryCharacterDistribution，GBCD)來提高該材料的抗SCC性能。 本工作應用光學顯微鏡(OpticalMicroscopeOM)、掃描電子顯微鏡(ScanningElectronMicroscopeSEM)、電子背散射衍射(ElectronBac

4、kscatterDiffractionEBSD)和取向成像顯微技術(shù)(OrientationImagingMicroscopyOIM)研究了冷軋變形和熱處理工藝對304不銹鋼GBCD的影響，并仔細分析了顯微組織特征。采用C型環(huán)恒定加載試樣研究了晶界特征分布對該材料抗SCC性能的影響。 在低層錯能面心立方金屬304不銹鋼中，低∑CSL晶界比例的提高是基于退火孿晶(∑3)的形成，退火前的冷軋形變量在調(diào)整晶界特征分布中起關鍵作用。冷軋5

5、％后再在1100℃退火5min可使304不銹鋼的低∑CSL晶界比例提高到75％以上(按Palumbo-Aust標準統(tǒng)計)，這時形成了數(shù)百微米尺寸的“互有∑3n取向關系晶粒的團簇”是其顯微組織的重要特征(n=1，2，3…)。這種晶粒團簇的尺寸和內(nèi)含∑3n晶界的數(shù)量隨冷軋形變量的增加而下降。再結(jié)晶形核密度和多重孿晶的發(fā)展是控制304不銹鋼晶界特征分布的關鍵因素。形變量小，形核密度低致使再結(jié)晶晶核有充分的空間發(fā)展，再結(jié)晶晶核與形變基體之間的隨

6、機晶界有較長的遷移距離，在不斷遷移的過程中就能不斷產(chǎn)生退火孿晶，發(fā)生多重孿晶，從而發(fā)展出很長的孿晶鏈，形成了大尺寸的晶粒團簇，同時也提高了∑3n晶界的比例。因此，小形變量冷軋后再在高溫短時間再結(jié)晶退火可以明顯提高低∑CSL晶界比例。形變量越大，形核密度就越高，使得晶粒團簇尺寸小，∑3n晶界比例也就低。 晶間腐蝕實驗表明低∑CSL晶界比例較高的試樣耐晶間腐蝕性能優(yōu)于低∑CSL晶界比例較低的試樣。采用C型環(huán)試樣恒定加載，在酸化后沸騰