經(jīng)濟(jì)型高M(jìn)n-N雙相不銹鋼熱加工工藝基礎(chǔ)研究.pdf

1、雙相不銹鋼具有鐵素體(α)與奧氏體(γ)兩相組織結(jié)構(gòu)，不僅具有韌性高、脆性轉(zhuǎn)變溫度低、耐晶間腐蝕和焊接性能好等奧氏體不銹鋼優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)保留了鐵素體鋼導(dǎo)熱系數(shù)高、膨脹系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)。隨著世界范圍內(nèi)的鎳資源緊張以及鎳價(jià)上漲等因素的影響，不少不銹鋼企業(yè)通過替代或減少鎳來降低生產(chǎn)成本，開發(fā)了新型的節(jié)鎳型不銹鋼。然而，由于雙相不銹鋼中鐵素體相和奧氏體相的結(jié)構(gòu)不同，高溫時(shí)兩相的變形機(jī)制也有差異，因此雙相不銹鋼的熱塑性很差，容易產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。
　　

2、本文以Mn-N經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼為研究對(duì)象，利用Thermo-Calc熱力學(xué)計(jì)算軟件測(cè)得了Mn、N元素對(duì)相含量、合金元素、點(diǎn)蝕當(dāng)量及層錯(cuò)能的影響規(guī)律；并通過熱壓縮模擬實(shí)驗(yàn)研究了其熱變形行為；結(jié)合熱變形流變曲線與混合法則確定了奧氏體與鐵素體相的力學(xué)行為。主要內(nèi)容如下：
　　(1) Mn元素對(duì)雙相不銹鋼的偽二元平衡相圖的影響較小，與其相反，N元素含量的多少會(huì)改變材料的凝固模式，使得凝固模式分為三種：L→L+α→α、L→L+α→α+γ、L

3、→L+α→L+α+γ→α+γ，并對(duì)析出相的析出溫度及相區(qū)的溫差區(qū)間有顯著影響。此外，N元素含量對(duì)兩相含量的配比有較高的敏感度，隨溫度的上升，雙相不銹鋼中奧氏體相含量先上升后下降，鐵素體相含量先下降后上升。隨著N元素含量的上升，兩相的PREN值均會(huì)提高，由于Mn元素對(duì)雙相不銹鋼的抗點(diǎn)蝕性能有抑制作用，因此，兩相的PREN值均有不同程度的下降。與Mn元素相比，N元素含量的變化對(duì)層錯(cuò)能的敏感度較高，不僅會(huì)使得TRIP行為的溫度區(qū)間向更高溫度擴(kuò)

4、展，并增大TWIP效應(yīng)的溫度區(qū)間。
　　(2)通過熱壓縮模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)得了雙相不銹鋼在不同變形條件下的流變曲線，當(dāng)應(yīng)變速率較低時(shí)，流變曲線為典型動(dòng)態(tài)再結(jié)晶型，在變形的初始階段，隨著應(yīng)變量的增加，流變應(yīng)力迅速達(dá)到峰值，隨后流變應(yīng)力緩慢下降并逐漸趨于一恒定值。通過計(jì)算，得到了峰值應(yīng)力本構(gòu)方程的材料常數(shù)(α，n，Q，A)分別為0.01619 MPa-1，3.36，463.7 kJ/mol，7.23×1016，建立了基于峰值應(yīng)力的本構(gòu)模型和加

5、入應(yīng)變補(bǔ)償?shù)淖冃稳^程本構(gòu)模型。此外，通過熱加工圖及熱變形開裂情況確定了試驗(yàn)用雙相不銹鋼在大應(yīng)變條件下（ε=1.0），在溫度區(qū)間為950~1100℃，應(yīng)變速率區(qū)間為10~30 s-1；以及較高溫度1200℃變形時(shí)，表現(xiàn)出較好的熱加工工藝性能。此外，提高變形溫度可以增加材料開裂的臨界變形量。
　　(3)根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變配分規(guī)律確定了隨總應(yīng)變的變化，材料的變形分為三個(gè)階段：鐵素體變形區(qū)、鐵素體向奧氏體應(yīng)變轉(zhuǎn)換區(qū)、鐵素體與奧氏體等應(yīng)變速率變