稀土元素Ce對超級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（體積分數(shù)在50~70％之間），其余為奧氏體。由于其具有很高的耐應力腐蝕破裂、耐孔蝕和縫隙腐蝕的性能以及良好的綜合力學性能等特點而被廣泛地應用于化學、石化、紙漿、造紙和石油等工業(yè)。然而，在高溫熱加工變形時由于兩相的軟化機制不同，容易促使在相界的裂紋成核和擴展，從而導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)超級雙相不銹鋼為研究對象，通過金相觀察、掃描電子顯微鏡、顯微硬度、熱模擬拉伸/壓縮實驗、沖擊實驗等研究方法對不同稀土添加量試樣的顯微組織、室溫與高溫力學性能以及高溫變形行為進行表征和分析，探討了稀土的細化、凈化、微合金化及變質(zhì)作用，并重點分析了稀土改善超級雙相不銹鋼熱加工性能的機理。 對鑄態(tài)00Cr25Ni7Mo4N超級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、可以細化組織，使得等軸晶區(qū)域增多，減少大的樹枝晶存在；稀土Ce具有較強的脫氧脫硫能力，能夠與氧、硫發(fā)生反應，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促使鋼從準解理斷裂向韌窩斷裂轉(zhuǎn)變，韌窩中出現(xiàn)的細小球狀稀土夾雜物是其轉(zhuǎn)變的主要原因。沖擊韌性的提高對于容易產(chǎn)生熱裂失效的超級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)濟效益提供了新的途徑。對鑄態(tài)00Cr25Ni7Mo4N超級雙相不銹鋼的高溫熱塑性的研究表明：當稀土Ce添加量為0.165 ~0.220mass％時，拉伸試樣斷面收縮率和延伸率

5、都有大幅度提高，此類成分鋼種的熱塑性最佳。 用Gleeble-3800熱模擬機系統(tǒng)研究了鑄態(tài)00Cr25Ni7Mo4N超級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程中鋼種的變形抗力，減小鋼種熱加工過程產(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可有效降低超級雙相不銹鋼的熱變形激活能。給出了不同應變量、變形溫度及應變速率下的應變速率敏感性指數(shù)及能量消耗效率，建立了00Cr25Ni7