3 试验结果及分析3.1 固溶化热处理后的组织及硬度观察各固溶化热处理后的显微组织及维氏硬度的测量结果发现，两个钢种（开发钢和DNM140）不管固溶化热处理高低，均没有发现铁素体相，呈奥氏体单相组织。此外，虽然发现两个钢种在1423K晶粒有些粗大化，但硬度没发现大的差异。3.2 冷态加工后的导磁率表2是开发钢和DNM140的60%冷态压缩加工后的导磁率测量结果。例如，普通SUS304如进行这种加工，由于生成加工感应马氏体，导磁率为1.010以上。但是，开发钢即使进行60%冷态加工也与DNM140一样，保持在1.010以下的导磁率，说明奥氏体相稳定。表2 开发钢和DNM140的相对导磁率（在60%冷态加工后）

	开发钢	DNM140
相对导磁率，16kA/m	1.002	1.002

3.3 敏化热处理后的耐晶间腐蚀性和耐孔蚀性3.3.1 10%草酸腐蚀试验图1是1373K固溶化热处理后的各钢种的时间-温度-敏化图（TTS图）。DNM140的敏化曲线鼻子尖位于1073-1123K，而开发钢的敏化曲线的鼻子尖位于1123-1173K，敏化曲线的鼻子尖温度升高。认为这是由于N含量增加所致，推测与Thermo-Calc计算相图的Cr2N固溶化温度上升有关。此外，开发钢和DNM140的敏化时间不同，开发钢的敏化时间长，所以，用增加Mo含量来提高开发钢对敏化的抵抗性。为评价对耐氯离子的孔蚀性，测量了阳极极化曲线。试验在303K的3.5%NaCl中进行，图2是为参照电极SCE的电流密度10-4A/cm2时的孔蚀电位（V’c100）。对固溶化热处理材，相对于在3.5%NaCl中DNM140的孔蚀电位480mV vs SCE，开发钢在该溶液的氧化还原电位约900 mV vs SCE以下的电位，没有发生孔蚀，发现大幅度提高了耐孔蚀性。一般添加在不锈钢中的Mo和N对耐孔蚀性有极好的效果。Mo在钝态皮膜的外层，作为钼酸存在，防止氯化物离子的进入，抑制皮膜的破坏。此外，N通过生成铵，使钢表面的pH上升，可以说促进钝态化。认为在Cr-Mn系奥氏体不锈钢的开发钢中，也由于同样的效果改善了耐孔蚀性。另一方面，对施以1123K×3.6ks的热处理的敏化热处理材，试验钢的孔蚀电位大幅度降低。SEM观察到沿晶界发生孔蚀，所以，由于敏化热处理导致的Cr系氮化物析出，在Cr、N的晶界附近浓度降低，所以局部耐孔蚀性劣化。根据上述结果，下面介绍以图1的TTS线图为基础，避免碳氮化物析出，在获得良好的耐蚀性和充分强度的温度区域，进行温加工的试样特性。图2 开发钢和DNM140在303K的3.5%NaCl 中孔蚀结果3.4 温加工后的耐晶间腐蚀性3.4.1 10%草酸腐蚀试验开发钢和DNM140进行了10%草酸腐蚀试验。结果是，温加工后，两个钢种均呈台阶状组织，耐晶间腐蚀性良好。3.4.2 硫酸-硫酸铜腐蚀试验观察JIS G0575规定的硫酸-硫酸铜腐蚀试验后试样的外观发现，两个钢种弯曲到180度也没有发现裂纹，开发钢与DNM140一样具有同等的良好的耐晶间腐蚀性。3.5 温加工后的耐盐酸腐蚀性在10%盐酸中浸渍6h后，测量其腐蚀减量。与DNM140相比，开发钢的腐蚀减量大幅度减少，改善了耐盐酸腐蚀性。研究人员对酸性环境中N的影响持有不同的观点，效果的程度不明确。开发钢腐蚀减量的改善不仅仅是增加Mo含量提高了耐孔蚀性，而且，溶解中生成的MoO4-吸附表面，提高了耐酸性环境的全面腐蚀性。3.6 温加工后的力学性能表3是拉伸试验和夏比冲击试验的结果。两个钢种的0.2%屈服强度均在965MPa（140ksi）以上，抗拉强度为1034 MPa（150ksi）以上，伸长率为25%以上。JIS 4号试样（2mmV型缺口）的夏比冲击功是250J/cm2以上，强度和韧性都良好。表3 开发钢和DNM140的力学性能

	开发钢	DNM140
0.2%屈服强度，MPa	974	967
极限抗拉强度，MPa	1072	1107
伸长率，%	29.7	29.8
夏比冲击功，J/cm2	261	260

4 应用于非磁性钻铤4.1 试验用料和制造工序将开发钢作为“DNM140-HRC”实施量产试制，化学成分示于表4。非磁性钻铤用不锈钢一直是由大同特殊钢公司生产，制造工序是先在20t电弧炉熔解，然后浇铸成6~10t的钢锭。这些工序是在大气中实施，再将钢锭用7000t锻造压力机进行热锻造。之后，材料固溶化热处理后用适当温度进行温加工，采用切削进行外径车削加工和钻孔加工。表4 DNM140-HCR的化学成分

材料	C	Mn	Ni	Cr	Mo	N
DNM140-HCR	0.03	16	3.6	19	2.0	0.53

4.2 特性在固溶化热处理后温加工成制品尺寸直径约180mm的棒钢上，从距表层25mm下采取了耐蚀性评价和力学性能的试样。10%草酸腐蚀试验结果表明，呈台阶状组织，具有良好的耐蚀性。因为带有对晶间腐蚀的敏感性的特征，实施了硫酸-硫酸铜腐蚀试验，该试验虽检测出与富Cr的碳化物析出有关的晶间腐蚀敏感性，但在此没有发现裂纹。表5是DNM140-HRC的拉伸强度和夏比冲击试验结果。0.2%屈服强度为965MPa（140ksi）以上，抗拉强度为1034 MPa（150ksi）以上，伸长率为25%。此外，2mmV型缺口试样的夏比冲击功是290J/cm2以上。表5 DNM140-HRC的力学性能

	DNM140-HRC
0.2%屈服强度，MPa	1021
极限抗拉强度，MPa	1111
伸长率，%	29.5
夏比冲击功，J/cm2	290

5 结语为了开发比DNM140耐蚀性更好的非磁性钻铤用不锈钢，以DNM140为基础，开发了增加提高耐蚀性元素Mo、N含量的合金“DNM140-HRC”，得出以下结论。1）随着Mo增加N含量，抑制δ铁素体生成，获得稳定的奥氏体组织。2）增加Mo含量，由于碳氮化物析出引起的敏化时间长时间化，所以提高了对敏化的抵抗性，发现耐晶间腐蚀性提高。此外，孔蚀电位上升，腐蚀量减少，耐孔蚀性和耐盐酸腐蚀性、耐晶间腐蚀性和耐孔蚀性提高。3）DNM140-HRC在实机量产试制中，获得965 MPa（140ksi）以上的强度，呈良好的耐蚀性，认为完全可以用于非磁性钻铤。(来源：不锈钢) 



备注：数据仅供参考，不作为投资依据。