第40卷第9期 2015年
9月工艺研究
全属热康程
HEAT TREATMENT OF METALS
Vol. 40 No. 9 September2015
退火时间对超纯铁素体含铜不锈钢组织与性能的影响
尹鸿祥，赵爱民，赵征志，周开春，裴伟，闫远（北京科技大学冶金工程研究院，北京100083）
摘要：为开发具有抗菌性能的超纯铁素体不锈钢，添加1.4%Cu于21%Cr铁素体不锈钢，研究了退火时间对试验钢组织、抗菌性能以及力学性能的影响。利用光学显微镜和透射电镜等微观分析方法对不同退火工艺试验钢进行了组织结构表征，利用电子背散身衍射测量了试验钢的微观织构，通过拉伸试验机测试了钢的拉伸性能。结果表明，退火时间1h后，抗菌性能超过99%，届服强度 347MPa，抗拉强度488MPa，伸长率29.2%。随着退火时间的延长，析出相形貌由球状转变为杆状，尺寸增大，间距减小。试验钢的抗菌性能与铜的存在形式、析出量及形态有关，尺寸为500nm左右的杆状铜析出相具有优良的抗菌效果。试验钢退火1min时
析出相与基体呈半共格关系，强化作用最强。试验钢的第二相的临界转化尺寸为30nm。关键词：铁素体不锈钢；铜合金化；抗菌性能；退火时间；析出相
中图分类号：TG142.1；TG113.25文献标志码：A文章编号：0254-6051(2015)09-0109-05
Effectsofannealingtimeonmicrostructureandpropertiesof
ultra purified ferritic stainless steel containing copper Yin Hongxiang, Zhao Aimin, Zhao Zhengzhi, Zhou Kaichun, Pei Wei, Yan Yuan
(School of Engineering Research Institute, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)
Abstract : For developing the ultra purified ferritic anti-bacterial stainless steel, 1. 4%Cu was added in 21%Cr ferritic stainless steel. Effects of annealing time on microstructure , mechanical properties and antibacterial property were analyzed. Microstructure of the steel after different annealing were investigated by means of optical microscope and transmission electron microscopy. Microtexture of the steel was measured by electron back scattering diffraction analysis and the mechanical properties were measured by tensile tester. The results show that the antibacterial rate of the steel annealed for 1 h is more than 99% , the yield strength is 347 MPa, tensile strength is 488 MPa, and the total elongation is 29. 2% . With the increase of annealing time, the morphology of the spherical precipitates change into rod, the size increases and spacing decreases. The antibacterial properties of the steel are related to the form, amount and morphology of the copper phaces. When the size of rod-shaped copper precipitates are about 500 nm, the antibacterial properties are excellent. When annealed for 1 min, the relationship between precipitation and matrix is semi-coherent, and the strengthening effect is the best. The critical size of the second phase of the steel is about 30 nm.
Key words: ferritic stainles steel; Cu alloying; antibacterial property; annealing time; precipitates
随着社会的进步和人们生活水平的提高，人们越来越重视生活质量和生活环境，研究新型抗菌材料是当今材料研究领域的一大热点。设计开发综合性能良好的铁素体抗菌不锈钢已成为主要的研究方向之二[4}]。铁素体抗菌不锈钢主要应用于制作厨房器具和冷冻设备、家电设备、医院设施和医疗卫生器具、商业和其他公共场所的设备用具、食品加工和餐饮业的机械设备和餐具等。含铜铁素体不锈钢具有良好的加工性和耐蚀性，如果增加合金元素铜的添加量，铜离子溶出量增大将会提高含铜铁素体不锈钢的抗菌性能。
收稿日期：2015-04-15
基金项目：国家自然科学基金（51271035）；教育部高等学校博士学科点专项科研基金（20110006110007）
作者简介：尹鸿祥（1986一），男，博士研究生，主要从事不锈钢研究，发
表文章20余篇，E-mail：yhxlloy1314920@ yeah.ne doi;10. 13251/j. issn. 0254-6051. 2015. 09. 022
含铜钢通过抗菌热处理，虽可获得优异的抗菌性能，但其也可影响钢的某些其他性能。Naoki Maruyama等通过时效处理，使得钢中高度弥散分布着细小的铜的析出物，从而大幅度提高强度，同时保持很高的塑性["];KozoOsamur等["]研究了两种Fe-1.4Cu 合金中的析出相及其对力学性能的影响，认为析出相平均半径在1~2nm时，钢的屈服强度达到最大值张志霞等研究了铁素体抗菌不锈钢750℃和800℃时效时抗菌相引起的基体晶粒显微硬度变化o；MoritaM 等[]通过观察高温卷取，含铜超低碳IF钢不同退火温度（500~800℃）析出相的形貌，并研究了r值增加的机理。而高铜超纯高铬铁素体不锈钢的研究尚未见报道，本试验钢添加1.4%Cu于21%Cr超纯铁系体不锈钢，系统研究了不同退火时间对超纯铁素体不锈钢微观组织、抗菌性能和力学性能的影响规律。