鑄造和熱軋高鋁304、316L、310S不銹鋼組織演化及鋁元素作用機制.pdf

1、近年來，含Al奧氏體不銹鋼因其良好的耐腐蝕、抗高溫氧化、耐高溫蠕變性而受到廣泛關(guān)注。本課題組前期利用真空電弧爐制備了不同鋁含量304、316L、310S鑄錠、板材，發(fā)現(xiàn)通過調(diào)控Al含量，不銹鋼在滿足力學性能不出現(xiàn)明顯下降的同時，耐蝕性、抗氧化性顯著提高。為了使此類鋼能實現(xiàn)工業(yè)化應用，本文采用中頻感應爐制備了不同Al含量(1.5、2、3wt％)304、316L、310S不銹鋼，研究了不同 Al含量304、316L、310S不銹鋼鑄造、固溶

2、、軋制組織演變規(guī)律及組織對性能的作用機制。
　　研究發(fā)現(xiàn)，Al元素的添加，使得304不銹鋼基體由單相奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體+鐵素體雙相，Al含量為3wt%時，基體轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆蔫F素體相。鐵素體形貌也由最初的骨骼狀轉(zhuǎn)變?yōu)闂l狀。含Al304不銹鋼凝固模式均為F模式。Al元素主要以固溶的形式存在，其在鐵素體相內(nèi)出現(xiàn)偏析。固溶處理改變了不同Al含量304不銹鋼中鐵素體/奧氏體相的比例及形貌，消除了Al元素在鐵素體相內(nèi)的偏析。
　　分析了軋

3、制溫度、軋制變形量、Al含量對304不銹鋼熱軋態(tài)組織的影響，當軋制變形量為50%時，調(diào)控軋制溫度、Al含量可以獲得形態(tài)、尺寸不同的奧氏體、鐵素體相。軋制溫度升高或Al含量增加，均有助于細化組織，其中軋制溫度1200℃，2wt%Al304不銹鋼中鐵素體、奧氏體相細化最明顯，最小的奧氏體相大約長4μm，寬3μm。軋制溫度為1100℃時，隨軋制變形量的增加，1.5wt%Al304不銹鋼奧氏體相形貌、尺寸無明顯變化，而鐵素體相內(nèi)亞結(jié)構(gòu)數(shù)目增多。

4、軋制溫度為1150℃時，隨軋制變形量的增加，2wt%Al304不銹鋼中鐵素體、奧氏體相細化。然而，變形量增加到70%時，組織發(fā)生粗化。
　　Al元素對316L不銹鋼相組成、凝固模式的影響與其對304不銹鋼的影響規(guī)律相似。所不同的是，隨Al含量的增加，316L不銹鋼中鐵素體相依次以短桿、長條+島狀分布在奧氏體基體上；Al含量為3wt%時，鐵素體相轉(zhuǎn)變?yōu)榛w相；Al元素主要固溶在基體中，Al含量為3wt%時，其在鐵素體相內(nèi)才出現(xiàn)明顯偏

5、析。固溶處理后，相同Al含量316L不銹鋼中鐵素體體積分數(shù)增加，Al元素在鐵素體、奧氏體相內(nèi)分布趨于平衡。
　　分析了軋制溫度、軋制變形量、Al含量對316L不銹鋼熱軋態(tài)組織的影響發(fā)現(xiàn)，軋制變形量為50%時，調(diào)控軋制溫度、Al含量可以獲得形態(tài)、尺寸不同的奧氏體、鐵素體相。軋制溫度提高或Al含量增加，有利于1.5、2wt%Al316L不銹鋼中鐵素體相內(nèi)亞結(jié)構(gòu)的形成；軋制溫度為1150℃時，2wt%Al316L不銹鋼中鐵素體、奧氏體兩

6、相晶粒細化，最小的奧氏體尺寸大約長10μm，寬5μm。軋制溫度為1200℃時，隨軋制變形量的增加，1.5wt%Al316L不銹鋼中奧氏體相有新的再結(jié)晶晶粒形成。軋制溫度為1150℃時，隨軋制溫度的升高，2wt%Al316L不銹鋼中鐵素體、奧氏體相細化，當變形量增加到70%時，鐵素體、奧氏體相明顯粗化。
　　Al元素的添加，使得310S不銹鋼基體由單相奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體+鐵素體雙相；1.5、2wt%Al310S不銹鋼的凝固模式為FA

7、模式，3wt%Al310S不銹鋼的凝固模式為F模式。鐵素體相依次以枝晶狀、枝晶+網(wǎng)格狀、桿狀+小島狀存在于奧氏體基體。大部分 Al元素以固溶的形式存在于310S不銹鋼中。Al含量為3wt%時，其在鐵素體相內(nèi)出現(xiàn)明顯的偏析現(xiàn)象。固溶處理改變了鐵素體、奧氏體兩相的形貌及相比例，Al元素在鐵素體、奧氏體相內(nèi)分布趨于平衡。Al含量為2、3wt%時，沿奧氏體/鐵素體相界處有碳化物析出。
　　不同軋制溫度，50%軋制變形量1.5、2wt%Al