袁素娟,郭 智,陈 晨,谷少鹏,李 涛,∗

(1.华北理工大学 冶金与能源学院,河北 唐山 063210;2.秦皇岛港股份有限公司 第七港务分公司,河北 秦皇岛 066000;3.燕山大学 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北 秦皇岛 066004)

0 引言

锰是钢铁工业最重要的原料之一[1-2],其在钢铁材料合金化、改善性能等方面发挥了极其重要的作用。高锰钢源于1882年英国著名冶金学家Robert Abbott Hadfield 爵士发明的Hadfield 高锰钢[3],这种高锰钢具有优异的塑韧性和加工硬化能力,截至目前仍是各种冲击磨损工况条件下用量最多的耐磨钢之一[4-6]。在此基础上,国内外材料研究学者通过调整C、Mn 元素含量,并添加适量的其他合金元素,如Cr、Al、Si、Mo、Ni、V、Ti、N等,开发了多种具有不同力学、化学及物理特性的钢种,如高强度汽车用钢[7]、高锰低温钢[8]、高锰无磁钢[9]、高锰阻尼合金[10]、高锰不锈钢[11]等,丰富了高锰钢的钢种和成分体系。

高锰奥氏体不锈钢是高锰钢体系和不锈钢体系的重要组成部分,高锰奥氏体不锈钢的出现为替代高成本的高镍奥氏体不锈钢提供了可能。奥氏体不锈钢是工业和生活中应用最为广泛的不锈钢品种[12]。为保证奥氏体不锈钢中稳定的奥氏体组织状态,钢中往往含有较高含量的奥氏体稳定元素Ni,最为常见的是含18%Cr、8%Ni(质量分数)的18-8 不锈钢。然而,Ni 属于贵重金属,奥氏体不锈钢中Ni 含量高导致其产品价格高昂,不利于资源节约型社会的发展。与此同时,在生物医学领域的应用中,Ni 元素对生物体有致癌和致畸的风险[13],因此,设计少镍甚至无镍奥氏体不锈钢,不仅有利于降低奥氏体不锈钢的成本,还可提高生物应用安全性。……