中小形变退火后410S铁素体不锈钢组织和性能的变化 材料成型与控制工程专业毕业设计 毕业论文

中小形变退火后410S铁素体不锈钢组织和性能的变化材料成型与控制工程专业毕业设计毕业论文
毕业设计(论文)
中小形变退火后410S铁素体不锈钢组织和性能的变化
学院：机械工程学院
专业：材料成型与控制工程
姓名：闫白
学号： 0712202081
指导教师：方晓英教授
毕业设计（论文）时间：二О一一年五月三日～五月三十一日共四周
摘要
本文将对中小形变锻造后在相同温度，不同时间退火后的410S铁素体不锈钢进行微观组织观察、硬度比较和织构分析，研究再结晶和形变以及退火时间的关系。

结果表明：
（1）热轧态的410S试样，在1200℃下退火5min可以使碳化物比较充分的溶解，获得比较均匀的组织和粗晶。

（2）锻造后的金属，其硬度值会提高，这是由于变形产生了畸变能，储存在内部，以及加工硬化的缘故。

（3）在相同的退火温度800℃下，在不同的退火时间（5min，0.5h，1h）都会经过回复、再结晶、晶粒长大三个阶段。

这个过程中会有碳化物析出，并会产生少量的低碳马氏体。

（4）热轧态410S样品经1200℃下退火5min的预处理，在27%形变800℃退火完全再结晶时间为0.5h，在57.9%形变800℃退火完全再结晶时间接近1h。

（5）变形量越大，其变形后硬度越低，完全再结晶时间越长。

这这是由于变形量越大，变形速率越大，变形热就越多，一定程度上消除了残余应力，从而其硬度值越低；在再结晶过程中，要释放变形热，所以变形热越多，其完全再结晶时间越长。

（6）在退火的过程中，随着退火时间的延长，金属的硬度值会不断下降。

（7）27%形变锻压后，其硬度值在白灰两个区域差值较大，正好验证了取向依赖性，即变形过程中，某些区域硬化程度高，其硬度就高；某些区域硬化程度低，其硬度就低。

（8）27%形变-800℃-5min，27%-800℃-1h 和57.9%形变-800℃-1h都具有（110）和（211）织构，而57.9%形变-800℃-5min只有（110）织构。

锻造可以消除（100）织构，这对生产具有重要意义。

关键词：铁素体不锈钢；退火；锻压；再结晶；硬度；XRD；织构
Abstract
Abstract
By observing microstructure,comparing hardness and analyzing texture，the
410S ferritic stainless steel，which anneals at the same temperature, but under different time after medium and small deformations of forging，is investigated in this passage.It mainly introduces the relationships between
recrystallization,deformation and annealing time. Results indicate that:
(1) The hot rolled 410S samples，after annealing at 1200 ℃for 5min,the carbides will dissolve adequately to obtain relatively uniform structure and coarse grain.
(2) Forged metal, its hardness will increase due to the distortion energy generated by deforming stores in the internal, as well as hardening.
(3) In the same annealing temperature（800 ℃）, for different annealing time (5min, 0.5h, 1h)，they all go through three stages of recovery, recrystallizationand grain growth . In this process carbide precipitation will be generated, with a small amount of low-carbon martensite.
(4) Hot rolled 410S samples are first annealed at 1200 ℃for 5min,then forged in deformation of 27%，finally annealed at 800 ℃, its complete recrystallization time is about 0.5h,but forged in deformation of 57.9%, finally annealed at 800 ℃, its complete recrystallization time is about 1h.
(5) The greater the deformation, the lower hardness after deformation, the longer the complete recrystallization. This is because the greater the deformation, the bigger deformation rate, the more deformation heat, to some extent to eliminate the residual stress, thus the lower the hardness; in the recrystallization process, to release the deformation heat, so the more deformation heat to release, the longer the complete recrystallization.
(6)In the process of annealing, the longer the annealing time is,the lower the hardness of the metal becomes。

(7) After forging, the hardness difference regarding different regions is easily seen, just verify the orientation dependence, namely in the deforming process, some areas with a high degree of hardening, then its hardness will be high; some regions with a low degree of hardening, its hardness is low.
(8) 27% deformation -800 ℃-5min, 27% -800 ℃-1h and 57.9% deformation -800 ℃-1h has (110) and (211) texture, while 57.9% -800 ℃-5min deformation only (110) Texture. Forging can eliminate (100) texture, which is of great significance.
Keywords: ferritic stainless steel；annealing,；forging；recrystallization,；hardness；XRD；texture
目录
摘要 (Ⅰ)
ABSTRACT (Ⅱ)
目录 (Ⅲ)
第一章绪论................................................ - 1 -
1.1前言................................................... - 1 - 1.2不锈钢................................................. - 1 -
1.2.1不锈钢的定义........................................ - 1 -
1.2.2不锈钢的分类........................................ - 2 -
1.2.3化学成分............................................ - 3 -
1.2.4牌号分组............................................ - 3 - 1.3不锈钢的研究现状....................................... - 3 -
1.3.1不锈钢国内研究现状.................................. - 3 -
1.3.2不锈钢国外研究现状.................................. - 3 -
1.3.3铁素体不锈钢定义.................................... - 4 -
1.3.4410S铁素体......................................... - 5 - 1.4本课题研究的内容和方法 ................................. - 7 - 1.5本课题研究目的及意义 ................................... - 8 - 第二章实验过程 ........................................... - 9 -
2.1实验材料与设备......................................... - 9 -
2.1.1实验材料............................................ - 9 -
2.1.2实验试剂............................................ - 9 -
2.1.3实验设备............................................ - 9 - 2.2实验步骤.............................................. - 10 -
2.2.1初始样品制备....................................... - 10 -
2.2.2试验方法........................................... - 11 -
2.2.3试样热处理......................................... - 12 -
2.2.4试样的硬度测量..................................... - 15 -
2.2.5XRD分析........................................... - 16 -
第三章实验结果与分析..................................... - 17 - 3.1初始样品制备.......................................... - 17 - 3.2组织演变与硬度值分析 .................................. - 18 -
3.2.127%形变锻压态不同处理后的组织演变.................. - 18 -
3.2.257.9%形变锻压态不同处理后的组织演变................ - 21 - 3.3织构的演变............................................ - 23 -
3.3.127%形变-800℃-5min织构分析 ........................ - 24 -
3.3.227%形变-800℃-1h织构分析 .......................... - 25 -
3.3.357.9%形变-800℃-5min织构分析 ...................... - 26 -
3.3.457.9%形变-800℃-1h织构分析 ........................ - 27 - 第四章结论................................................ - 28 - 参考文献 ..................................................... - 29 - 致谢.......................................................... - 31 -
第一章绪论
1.1前言
钢，是对含碳量质量百分比介于0.0218%和 2.11%之间的铁合金的统称。

钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢；在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。

人类对钢的应用和研究历史相当悠久，但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前，钢的制取都是一项高成本低效率的工作。

如今，钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分。

在可以预见的将来，钢铁等结构材料作为传统的材料之一，仍然是不可替代的。

面对21世纪，高层建筑、大跨度重载桥梁、高速铁路、海上机场、沉堤隧道、轻量节能汽车、深井采油管和大口径输油（气）管、大型工程机械、大型高性能舰船等，对钢铁材料的强度、使用寿命和可靠性都提出了更高的要求；另一方面，从地球环境的观点出发，随着钢铁消费量的增加，钢铁材料的生产将消耗大量的资源和能源，环境负担日益加大，为了实现可持续发展战略，人们对钢铁工业也提出了减小环境污染的要求。

随着国民生产总值增长，对钢铁的需求量还会不断增加。

因此，在21世纪钢铁材料仍然是人类社会使用的最主要材料。

1.2不锈钢
1.2.1不锈钢的定义
不锈钢，指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。

不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。

在大气中，当钢中铬含量大约超过12%时，基本上不会生锈，因此习惯上将铬含量超过这一含量的钢种统称为不锈钢。

钢的这种不锈性一般认为与钢在氧化性介质中的钝化现象有关[1]。

所有金属都和大气中的氧气进行反应，在表面形成氧化膜。

不幸的是，在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化，使锈蚀不断扩大，最终形成孔洞。

可以利用油漆或耐氧化的金属（例如，锌，镍和铬）进行电镀来保护
碳钢表面，但是，正如人们所知道的那样，这种保护仅是一种薄膜。

如果保护层被破坏，下面的钢便开始锈蚀。

1.2.2不锈钢的分类
不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。

1、铁素体不锈钢：含铬12％～30％。

其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其它种类不锈钢。

属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。

铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。

这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。

2、奥氏体不锈钢：含铬大于18％，还含有 8％左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。

综合性能好，可耐多种介质腐蚀。

奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。

0Cr19Ni9钢的wC＜0.08%，钢号中标记为“0”。

这类钢中含有大量的Ni和Cr，使钢在室温下呈奥氏体状态。

这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。

奥氏体不锈钢一般采用固溶处理，即将钢加热至1050～1150℃，然后水冷，以获得单相奥氏体组织。

3、马氏体不锈钢：强度高，但塑性和可焊性较差。

马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。

这类钢是在淬火、回火处理后使用的。

4、双相不锈钢：由奥氏体和铁素体两相组织构成。

两相比例可通过合金成分和热处理条件改变予以调整。

5.沉淀硬化不锈钢：按组织可分为马氏体沉淀硬化不锈钢、半奥氏体沉淀硬化不锈钢、奥氏体沉淀硬化不锈钢和奥氏体加铁素体沉淀硬化不锈钢[2]。

1.2.3化学成分
铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到12％左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜（自钝化膜），可阻止钢的基体进一步腐蚀。

当w（Cr）为12.5%、25.0%、37.5%（相应为1/8、2/8、3/8原子比）时，钢的腐蚀速率都有一个突然的降低，这种变化规律通常叫做n/8规律。

当w（Cr）>12%时，能强烈提高钢的钝化能力，在较低的电极电位下能达到稳定的敦化状态。

除铬外，常用的合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。

1.2.4牌号分组
按成分可分为Cr系（400系列）、Cr－Ni系（300系列）、Cr－Mn－Ni（200系列）及析出硬化系（600系列）。

其中200系列、300系列基本都属于奥氏体不锈钢，而400系列是铁素体不锈钢或是马氏体不锈钢。

1.3不锈钢的研究现状
1.3.1不锈钢国内研究现状
随着现代经济的高速发展，交通、建筑、食品与家用等设备与产品多用不锈钢，尤其是石化工业不锈钢需求量更呈大增，除采用普通不锈钢外，还采用高镍铬铝的超奥氏体不锈钢。

镍金属最大用户为不锈钢，其比率达到65%，此外还用于镍基合金(11%)、镀层材料(8%)与合金钢(8%)等。

2005年世界不锈钢总产量已超过25Mt，Cr2Ni奥氏体不锈钢约占全部不锈钢的70%，奥氏体不锈钢含有较多的镍，镍原料价格约占不锈钢价格的40%-45%。

由于镍资源紧缺，亚洲国家不锈钢需求旺盛，伦敦金属交易所(LME)镍价格上升，不锈钢价格也随之大涨。

我国镍资源远远满足不了不锈钢行业的需求，较大部份需进口。

在镍金属严重紧缺的情况下，如何少用镍甚至不用镍，发展节镍不锈钢是一个途径。

国内在上世纪60-70年代研发节镍不锈钢，如A4(Cr17Mn13Mo2N)、204(Cr18Mn8Ni5N)、204+Mo(Cr18Mn8Ni5Mo3N)、Cr17Ti等[3]。

1.3.2不锈钢国外研究现状
近年来，国外不锈钢的生产技术和新钢种发展很快，原有的技术和钢种不
断被新的技术和钢种所替代，迎接面临其它钢种和材料的挑战和竞争。

不锈钢发展主要表现在以下几个方面[4][5][6]:
（1）不锈钢生产向精炼化、连续化、自动化、大型化方向发展；
（2）民用不锈钢不断增加。

不锈钢抛光钢带在冷轧板带中所占比例越来越大，已达70%以上，钢管生产已从无缝钢管过渡到以焊管为主；
（3）不锈钢品种向超薄钢板，超细丝、复台板和表面处理几个方面发展；
（4）标准牌号不锈钢稳步发展。

近几年新开发的新型不锈钢基本上是向适用的新型专用方面，如高强度、高耐热耐腐蚀；高科技用超纯
净、无磁超弹性；以及主要为降低成本、节省资源方面发展。

1.3.3铁素体不锈钢定义
铁素体不锈钢指的是在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。

铁素体不锈钢是指含Cr量在11%~30%，具有体心立方晶体结构。

这类钢一般不含镍，有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素。

铁素体不锈钢主要有三种类型：Cr13型，如0Cr13、0Cr13Al等；Cr17型，如1Cr17、0Cr17Ti等；Cr25~30型，如1Cr28、1Cr25Ti等[7]。

铁素体不锈钢的优点是：导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。

而且价格便宜。

但是这类钢存在塑性差、焊后塑性、耐蚀性明显降低，脆性转变温度高和对缺口敏感等缺点，因而限制了它的应用。

而炉外精炼技术（AOD或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低，因此使这类钢获得广泛应用。

（1）成分特点
含铬量高，在11%~30%，含碳量低，≤0.15%。

加热或冷却过程中没有或少有α≒γ转变，属于铁素体钢。

随着含铬量增多，基体电极电位升高，钢的耐蚀性提高。

该类钢在硝酸、氨水等氧化性介质中具有良好的耐蚀性，同时具有较高的抗氧化性能，特别别是抗应力腐蚀性能比较好。

广泛用于硝酸、氮肥、磷酸、维尼龙等化工设备或储藏氯盐溶液和硝酸的容器，也可作为高温下的抗氧化材料。

（2）铁素体不锈钢的脆性
铁素体不锈钢的主要缺点是韧性低，脆性大,引起脆性的原因以下有三个。

①晶粒粗大：铁素体不锈钢在加热和冷却时不发生相变，粗大的
铸态组织只能通过压力加工碎花，而不能通过热处理改变。

若高温加热、焊接或压力加工不当，例如温度超过850~900℃，晶粒即显著变化。

采用降低停扎温度、真空冶炼、加工少量合金元素Ti[形成Ti（CN）]或有一定量的奥氏体，就可以组织晶粒长大，提高晶粒粗化温度，防止产生温室脆性。

②475℃脆性：含铬>15%的含铬铁素体不锈钢在400~550℃温度范
围内长时间停留或缓冷时，会导致脆化，强度升高，塑性、韧性接近于
零，耐热性能降低，称为475℃脆性。

通过加热至580~650℃保温1~5h
后快冷的办法可以消除475℃脆性。

③σ相脆性理论上，按照Fe-Cr相图，含45%Cr时在820℃才形
成σ相。

实际生产中，由于钢的成分偏析和其它合金元素的作用，当含
Cr>15%的高铬铁素体不锈钢在520~820长时间加热时，从δ-铁素体中
析出金属间化合物FeCr-σ相。

σ相的析出使铁素体不锈钢变脆的现象
叫σ相脆性[8]。

重新加热820℃以上，使σ相溶入δ-铁素体，随后快速冷却，可以消除σ相脆性，也可以避免产生475℃脆性。

（3）铁素体不锈钢的热处理
铁素体不锈钢在加热和冷却过程中有碳化物的溶解和析出。

在热轧退火时，组织为富铬的铁素体和碳化物。

为了获得成分均匀的铁素体组织并减少碳化物量，消除晶间腐蚀倾向，铁素体不锈钢热轧后常采用淬火和退火两种热处理工艺。

很多研究表明铁素体不锈钢存在奥氏体与铁素体的双相区，而奥氏体的存在对铸造、热加工塑性、冷成形性等都将产生影响[9]。

1.3.4410S铁素体
410S铁素体不锈钢，即0Cr13。

0Cr13是铁素体不锈钢中含Cr量最低的一种。

它具有不锈性，而且耐蚀性优于含碳量高的1Cr13，2Cr13，3Cr13，4Cr13马氏体不锈钢。

它具有良好的塑，韧性和冷成型性，而且优于含Cr 量更高的其它铁素体不锈钢。

当0Cr13钢中含C量控制很低时，其塑性，
特别是韧性，冷成型性还会显著提高。

0Cr13钢主要用于制造耐水蒸汽，碳酸氢铵母液，热的含硫石油腐蚀的部件和设备的衬里等。

此钢种对应的美标牌号是405，比重为7.75g/cm3。

与奥氏体不锈钢相比,铁素体钢的强度高,冷加工硬化倾向较低。

此外,410S 具有导热系数大、膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。

目前对合金冷轧薄板的再结晶研究较多,包括不同变形再结晶的产生机制,利用动态再结晶细化晶粒来提高合金的室温强度、改善塑性以及其他力学性能[10]。

410S铁素体不锈钢广泛应用于压力容器、汽车等领域。

0Cr13钢主要用于制造耐水蒸汽，碳酸氢铵母液，热的含硫石油腐蚀的部件和设备的衬里等。

0Cr13不锈钢相当于前苏联(TOCT)08X13,美标(ASTM AISI)410S，0Cr13不锈钢用作较高韧性及受冲击负荷的零件，如汽轮机叶片、结构架、不锈设备、衬里、螺栓、螺帽等。

很多研究表明铁素体不锈钢存在奥氏体与铁素体的双相区，而奥氏体的存在对铸造、热加工塑性、冷成形性等都将产生影响。

●化学成份：
碳 C：≤0.08硅 Si：≤1.00锰 Mn：≤1.00硫 S：≤0.030磷 P：≤0.035铬 Cr：11.50～13.50镍 Ni：允许含有≤0.60
●力学性能：
1)抗拉强度σb(MPa)：淬火回火，≥490
2)条件屈服强度σ0.2 (MPa)：淬火回火，≥345
3)伸长率δ5(％)：淬火回火，≥24
4)断面收缩率ψ(％)：淬火回火，≥60
5)硬度：退火，≤183HB
●热处理规范及金相组织：
●热处理规范：1)退火,800～900℃缓冷或约750℃快冷;
2)淬火,950～1000℃油冷;
3)回火,700～750℃快冷。

●金相组织：组织特征为马氏体型。

1.4本课题研究的内容和方法
金属经冷塑性变形后，组织处于不稳定状态，有自发恢复到变形前组织状态的倾向。

在常温下，原子扩散能力小，不稳定状态可以维持相当长时间；而加入使原子扩散能力增强，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大[11]。

属加热时组织与性能的变化如图1.1所示。

回复：冷变形金属在低温加热时，其组织变化不明显，但物理、力学性能却部分回复到冷变形以前的过程。

再结晶：冷变形金属被加热到适当温度时，在变形组织内部新的无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，而使形变强化效应完全消除的过程，即加工硬化现象消失。

低层错能金属在结晶初始形核过程为：通过亚晶合并和亚晶长大使亚晶界和基体间的取向差增大，直至形成大角度晶界，便成为在结晶的核心；晶粒长大过程也就是晶界不断迁移合并的过程，受温度、分散相粒子、可溶性杂质和合金元素及晶粒位向差的影响。

再结晶也是一个晶核形成和长大的过程，但不是相变过程，再结晶钎焊新旧晶粒的晶格类型和成分完全相同。

退火孪晶：将经一定程度冷变形的金属加热到在结晶温度以上，保温一定时间，然后冷却到室温的过程。

低层错能的面心立方金属及合金（如：Pb-Ca-Sn-Al合金）经加工和再结晶退火后经常在再结晶退火组织中发现退火孪晶。

退火孪晶是由于新晶粒界面在推进过程中由于某些原因（如热应力等）而出现堆垛层错而形成的。

图1. 1 冷变形金属组织随加热温度及时间的变化示意图
1.5本课题研究目的及意义
不锈钢的研究历史悠久，近些年来很多国家都在开发经济型铁素体不锈钢，但是具体牌号的铁素体不锈钢的比较细致、深入的研究还是相对来说较少的。

课题主要针对410S铁素体不锈钢不同形变锻造后，通过不同时间在相同温度下退火后组织特征及其对性能影响着手研究，主要是采用金相显微镜、测量显微硬度等手段进行金相组织组成、晶粒形状、晶粒尺寸分布的定性分析，以及硬度的定量分析，来讨研究最终获得的组织及性能变化。

作为重要的工程材料，铁素体不锈钢的力学性能，尤其是强度和成型性受到其显微组织包括晶粒尺寸和晶粒取向的影响。

因此研究中小变形及退火过程中铁素体不锈钢晶粒组织的演变情况具有重要意义。

第二章实验过程
2.1实验材料与设备
2.1.1实验材料
本实验所用材料为410S铁素体不锈钢[12]化学成分如下图所示。

表2. 1 410S铁素体不锈钢的化学成分（wt.%）
成分 C Cr Si Mn N S P Al 含量
0.026 13.2 0.698 0.323 0.013 0.0015 0.0169 ——（%）
2.1.2实验试剂
酒精、高氯酸、蒸馏水、10%草酸。

2.1.3实验设备
本论文中主要采用以下几种设备进行试样制备和对试样进行组织结构分析：
1. 线切割机床：DK7728型，泰州金日电子有限公司，用于从大块钢板上切取实验所需尺寸的母材。

2.金相抛光机：MP-1A型，上海金相机械设备有限公司，用来对样品进行初磨，为后续样品的抛光和腐蚀实验做准备。

3.SX2系列1300℃箱式电阻炉：额定功率12 kw，能进行实验所要求的温度的退火。

4.奥林波斯（OLYMPUS）GX51金相显微镜：上海薛康光学仪器有限公司。

利用此设备进行试样金相组织的观察，并用配备的数码相机拍摄金相照片。

该设备具有较高的放大倍数,可对样品观察区域进行50，100，200，500倍的放大。

5.数字式显微硬度计：HXD-1000TMB型，上海泰明光学仪器有限公司，用来对实验样品进行硬度测量。

6.超声波清洗器：HZC,化州华杰科技仪器有限公司，用该设备对腐蚀后的试样进行清洗，消除表面杂质对实验结果的影响。

7.电动螺旋压力机：用该设备对母材进行轧制，以获得需要的冷轧变形量。

8.管式真空退火炉：用该设备对试样进行退火，有效防止氧化，以及可以保证实验需要的退火时间和退火温度。

它的主要特点有：
（1）本设备专用于小零件等在真空状态下的退火；
（2）炉罐密封性好，有效的避免了工件在退火处理中的表面氧化、生锈，提高了处理质量；
（3）保温炉体可向后移动，退火完成后，在保持真空状态下提高冷却速度。

9.稳压电源：用于在电解抛光和蚀刻时提供稳定的电压。

10.电子万用炉：本实验用来给配制的草酸溶液加热，从而使草酸和蒸馏水更好更快的融合。

11.X射线衍射仪（XRD）：通过X射线衍射实验数据，根据衍射线的位置（θ角），对每一条衍射线或衍射花样进行指标化，以确定晶体所属晶系。

其根据是：单晶体的形状和大小决定了衍射线条的位置，也即2θ角的大小，而晶体中原子的排列及数量，则决定了该衍射线条的相对强度。

基本原理是将X射线探测器置于符合布拉格方程的2θ位置上，试样围绕入射点做空间旋转，使各方位的晶粒都陆续进入衍射方位（一般参与衍射的晶粒数达数千个），连续测量衍射强度。

若试样无织构，则强度不变；若试样存在织构，则强度随试样的方位而变化，衍射强度正比于发生衍射晶面的极点密度[13]。

其它：
大小烧杯、滤纸、不同等级的砂纸、吹风机、玻璃棒，铅板，镊子等实验常用仪器若干。

2.2实验步骤
2.2.1初始样品制备
为了使获得的组织更加均匀，碳化物充分溶解，同时保证晶粒不过分粗大，要进行了一组对比试验来确定退火时间。

现准备了410S材料的三个试样。

在退火之前，要保持样品洁净，以防污脏东西附着影响最终观察的效果。

所以要将样品在由粗到细的砂纸上进行机械抛光，把样品表面处理干净。

然后保留一个试样，不作退火处理；另外两个分别在高温箱式电阻炉中完成退火工序，退火温度设定在1200℃，其中一个试样退火5分钟，另一个退火10分钟，然后取出
空冷。

接着，为了去除表面的氧化物等，要进行机械抛光，然后在进行电解抛光和电解蚀刻，这是为了蚀刻试样表面，去掉划痕，去掉应力层，蚀刻出晶界，能更清楚地观察到组织。

具体的处理情况见下表2.2。

表2. 2 初始样品制备及状态
状态热轧态1200℃下退火时间
5min 10min 试样编号1# 2# 3#
2.2.2试验方法
前期准备工序为：线切割→退火→机械抛光→锻造→线切割→清洗
（1）线切割：选用410S铁素体不锈钢，然后利用线切割机床，编制好程序，切割出大小形状差不多的2个试样，编号分别为A和B。

表2. 3 试样A原始尺寸
试样B 长度（mm）宽度（mm）高度（mm）
原始尺寸14.98 11.69 10.00
表2. 4 试样B原始尺寸
试样A 长度（mm）宽度（mm）高度（mm）
原始尺寸14.25 11.68 10.48
（2）退火：对试样A和B在高温箱式电阻炉上完成退火工序，退火温度设置在1200℃，退火时间为5分钟，然后取出空冷至室温。

（3）机械抛光（粗磨）：由于切割出的试样表面有油污而且很粗糙，且有切线割条纹，所以要进行机械抛光工序。

具体做法是在在专用的抛光机上进行抛光，靠极细磨面间产生的相对磨削和滚压作用来消除磨痕的。

（4）锻造：锻压工序在电动螺旋压力机上完成。

压力机参数具体设置如下：
表2. 5 电动螺旋压力机参数
打击能量（KJ）电机打击速度（rpm）预选能量（%）打击行程（mm）
2.48 441 10 102
试样A和B各只经一次锻压工序，其试样A的长度变化为11.69mm→8.54mm，试样B宽度变化为14.25mm→6mm。