低鎳奧氏體不銹鋼的凝固模式及高溫力學性能.pdf

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)量不好的問題。鑄坯殼層的熱塑性直接影響著熱變形過程中裂紋的產(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/力模擬機上，對取自Cr15Mn9Cu2Ni1N不銹鋼連鑄坯殼層不同深度區(qū)域的小型試樣進行高溫拉伸試驗，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，通過設(shè)計熔煉試驗調(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Cr15Mn9Cu2Ni1

3、N連鑄坯的顯微組織進行分析，為了對比，同時分析了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奧氏體組成；而距離表層表面27mm左右區(qū)域通道狀奧氏體消失，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、卻速度達到2℃/s時，出現(xiàn)了通道狀奧氏體。隨著冷卻速度升高，通道狀奧氏體不斷增多。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)板條狀和蠕蟲狀。冷卻速度變化，沒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，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左右處達到最高；變形溫度低于1050℃時，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)歷均勻變形和擴散頸縮變形兩個過程，二者都使試樣變形區(qū)獲得均勻的宏觀變形形貌。均勻變形階段的強化效應(yīng)主要

6、靠應(yīng)變強化；擴散頸縮階段應(yīng)變速率強化起主導作用。隨變形溫度升高，尤其高于1100℃時，這種鋼的應(yīng)變速率強化效應(yīng)增強，推遲了最終變形局部化的發(fā)生，從而獲得較大的延伸率。
　　 熔煉實驗結(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奧氏體組成，其凝固模式為FA模式。隨著B含量增加，鐵素體數(shù)增多，而通道狀奧氏體不斷減少。N含量在0.1428～0.1596％范圍內(nèi)，試樣的顯微組織主要