低鎳奧氏體不銹鋼的凝固模式及高溫力學(xué)性能.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、低鎳奧氏體不銹鋼利用Mn與N代替鎳,大大降低了其生產(chǎn)成本并節(jié)約了鎳資源。因此,廣泛運(yùn)用于能源、化工、石油、宇航、食品、輕工、生物工程等眾多領(lǐng)域。這種鋼的成分與傳統(tǒng)的Cr-Ni系奧氏體不銹鋼不同,其連鑄坯在粗軋過(guò)程中容易出現(xiàn)表面裂紋、邊部裂紋、邊部損傷等成形質(zhì)量不好的問(wèn)題。鑄坯殼層的熱塑性直接影響著熱變形過(guò)程中裂紋的產(chǎn)生,而變形局部化的較早發(fā)生必然影響其表面質(zhì)量。由于不銹鋼的凝固模式?jīng)Q定其熱塑性,本文首先研究了連鑄坯殼層的顯微組織以及凝固

2、模式。然后,在Thermorestor-W熱/力模擬機(jī)上,對(duì)取自Cr15Mn9Cu2Ni1N不銹鋼連鑄坯殼層不同深度區(qū)域的小型試樣進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn),研究了其熱塑性與高溫變形特性。變形溫度為950~1200℃,溫度間隔50℃,應(yīng)變速率為0.12s-1。另外,通過(guò)設(shè)計(jì)熔煉試驗(yàn)調(diào)整了Cr15Mn9Cu2Ni1N不銹鋼中B或N含量,從而改變其顯微組織與凝固模式,為提高這種鋼連鑄坯的熱塑性提供理論參考。
   對(duì)Cr15Mn9Cu2Ni1

3、N連鑄坯的顯微組織進(jìn)行分析,為了對(duì)比,同時(shí)分析了Cr17Mn6Ni4Cu2N連鑄坯的顯微組織。結(jié)果表明:Cr15Mn9Cu2Ni1N不銹鋼殼層d<27mm區(qū)域的顯微組織由殘留δ鐵素體、奧氏體基體與較亮的通道狀?yuàn)W氏體組成;而距離表層表面27mm左右區(qū)域通道狀?yuàn)W氏體消失,這種鋼的凝固模式為FA模式。Cr17Mn6Ni4Cu2N不銹鋼的顯微組織僅由殘留δ鐵素體與奧氏體基體組成,其凝固模式為FA模式。Cr15Mn9Cu2Ni1N不銹鋼鑄坯殼層冷

4、卻速度達(dá)到2℃/s時(shí),出現(xiàn)了通道狀?yuàn)W氏體。隨著冷卻速度升高,通道狀?yuàn)W氏體不斷增多。隨著冷卻速度降低,連鑄坯上δ鐵素體的形態(tài)分別為骨架形,側(cè)板條狀和蠕蟲(chóng)狀。冷卻速度變化,沒(méi)有改變這兩種鋼的凝固模式。
   研究Cr15Mn9Cu2Ni1N奧氏體不銹鋼鑄坯殼層的熱塑性,結(jié)果表明:變形溫度高于1050℃時(shí),表層試樣的斷面收縮率較低,由表及里逐漸增加,在距殼層表面27mm左右處達(dá)到最高;變形溫度低于1050℃時(shí),殼層各深度區(qū)域斷面收縮率

5、變化不大。結(jié)合鑄坯各區(qū)域顯微組織分析認(rèn)為,由于高的冷卻速度,枝晶間的剩余液相冷卻得到奧氏體。這種由液相中直接得到的奧氏體在殼層表層最多,使得殼層表層的熱塑性在高溫時(shí)有所降低;由于鑄坯芯部為粗大的等軸晶,其熱塑性低于殼層。
   研究Cr15Mn9Cu2Ni1N奧氏體不銹鋼鑄坯殼層的高溫變形特性,結(jié)果表明:試樣在發(fā)生頸縮之前,要經(jīng)歷均勻變形和擴(kuò)散頸縮變形兩個(gè)過(guò)程,二者都使試樣變形區(qū)獲得均勻的宏觀變形形貌。均勻變形階段的強(qiáng)化效應(yīng)主要

6、靠應(yīng)變強(qiáng)化;擴(kuò)散頸縮階段應(yīng)變速率強(qiáng)化起主導(dǎo)作用。隨變形溫度升高,尤其高于1100℃時(shí),這種鋼的應(yīng)變速率強(qiáng)化效應(yīng)增強(qiáng),推遲了最終變形局部化的發(fā)生,從而獲得較大的延伸率。
   熔煉實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:B含量在59~140ppm范圍內(nèi),試樣的顯微組織主要由網(wǎng)狀鐵素體、奧氏體基體與較亮的通道狀?yuàn)W氏體組成,其凝固模式為FA模式。隨著B(niǎo)含量增加,鐵素體數(shù)增多,而通道狀?yuàn)W氏體不斷減少。N含量在0.1428~0.1596%范圍內(nèi),試樣的顯微組織主要

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