稀土元素Ce對(duì)超級(jí)雙相不銹鋼組織與熱加工性能的影響.pdf

1、雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel）是不銹鋼的一個(gè)重要分支，因顯微組織由鐵素體和奧氏體構(gòu)成而得名，通常以鐵素體為基體（體積分?jǐn)?shù)在50~70％之間），其余為奧氏體。由于其具有很高的耐應(yīng)力腐蝕破裂、耐孔蝕和縫隙腐蝕的性能以及良好的綜合力學(xué)性能等特點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于化學(xué)、石化、紙漿、造紙和石油等工業(yè)。然而，在高溫?zé)峒庸ぷ冃螘r(shí)由于兩相的軟化機(jī)制不同，容易促使在相界的裂紋成核和擴(kuò)展，從而導(dǎo)致雙相不銹鋼的熱加工工藝性能較差，極

2、大影響成材率。 本文以添加稀土Ce的鑄態(tài)超級(jí)雙相不銹鋼為研究對(duì)象，通過(guò)金相觀察、掃描電子顯微鏡、顯微硬度、熱模擬拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)、沖擊實(shí)驗(yàn)等研究方法對(duì)不同稀土添加量試樣的顯微組織、室溫與高溫力學(xué)性能以及高溫變形行為進(jìn)行表征和分析，探討了稀土的細(xì)化、凈化、微合金化及變質(zhì)作用，并重點(diǎn)分析了稀土改善超級(jí)雙相不銹鋼熱加工性能的機(jī)理。 對(duì)鑄態(tài)00Cr25Ni7Mo4N超級(jí)雙相不銹鋼的顯微組織的研究表明：稀土Ce是一種奧氏體形成元素，

3、可以細(xì)化組織，使得等軸晶區(qū)域增多，減少大的樹(shù)枝晶存在；稀土Ce具有較強(qiáng)的脫氧脫硫能力，能夠與氧、硫發(fā)生反應(yīng)，生成球狀稀土氧化物、稀土硫氧化物（RE2O2S）或稀土硫化物（RE2S3），取代長(zhǎng)條狀的硫化物夾雜，改善鋼材的韌塑性尤其是橫向沖擊性能，改善鋼的各向異性。 通過(guò)稀土Ce的變質(zhì)夾雜及凈化晶界的作用，提高了鋼的室溫沖擊韌性，稀土Ce添加量為0.110mass％和0.220mass％的鋼的沖擊功與不添加稀上Ce的鋼相比，分別提高

4、了14 J和61 J，增幅達(dá)到了21.9％和61.4％。觀察沖擊后斷口觀察發(fā)現(xiàn)，稀土Ce促使鋼從準(zhǔn)解理斷裂向韌窩斷裂轉(zhuǎn)變，韌窩中出現(xiàn)的細(xì)小球狀稀土夾雜物是其轉(zhuǎn)變的主要原因。沖擊韌性的提高對(duì)于容易產(chǎn)生熱裂失效的超級(jí)雙相不銹鋼的熱加工是有利的，這也為降低鋼的成本，提高經(jīng)濟(jì)效益提供了新的途徑。對(duì)鑄態(tài)00Cr25Ni7Mo4N超級(jí)雙相不銹鋼的高溫?zé)崴苄缘难芯勘砻鳎寒?dāng)稀土Ce添加量為0.165 ~0.220mass％時(shí)，拉伸試樣斷面收縮率和延伸率

5、都有大幅度提高，此類(lèi)成分鋼種的熱塑性最佳。 用Gleeble-3800熱模擬機(jī)系統(tǒng)研究了鑄態(tài)00Cr25Ni7Mo4N超級(jí)雙相不銹鋼的熱變形行為。稀土Ce的加入可以提高熱壓縮過(guò)程中鋼種的變形抗力，減小鋼種熱加工過(guò)程產(chǎn)生熱裂的傾向。 結(jié)果表明：在同樣的熱壓縮變形條件下，添加適量的稀土Ce可有效降低超級(jí)雙相不銹鋼的熱變形激活能。給出了不同應(yīng)變量、變形溫度及應(yīng)變速率下的應(yīng)變速率敏感性指數(shù)及能量消耗效率，建立了00Cr25Ni7