經(jīng)濟型高Mn-N雙相不銹鋼熱加工工藝基礎研究.pdf

1、雙相不銹鋼具有鐵素體(α)與奧氏體(γ)兩相組織結構，不僅具有韌性高、脆性轉變溫度低、耐晶間腐蝕和焊接性能好等奧氏體不銹鋼優(yōu)點，同時保留了鐵素體鋼導熱系數(shù)高、膨脹系數(shù)小的優(yōu)點。隨著世界范圍內的鎳資源緊張以及鎳價上漲等因素的影響，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構不同，高溫時兩相的變形機制也有差異，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)濟型雙相不銹鋼為研究對象，利用Thermo-Calc熱力學計算軟件測得了Mn、N元素對相含量、合金元素、點蝕當量及層錯能的影響規(guī)律；并通過熱壓縮模擬實驗研究了其熱變形行為；結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行為。主要內容如下：
　　(1) Mn元素對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值均會提高，由于Mn元素對雙相不銹鋼的抗點蝕性能有抑制作用，因此，兩相的PREN值均有不同程度的下降。與Mn元素相比，N元素含量的變化對層錯能的敏感度較高，不僅會使得TRIP行為的溫度區(qū)間向更高溫度擴

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

5、入應變補償?shù)淖冃稳^程本構模型。此外，通過熱加工圖及熱變形開裂情況確定了試驗用雙相不銹鋼在大應變條件下（ε=1.0），在溫度區(qū)間為950~1100℃，應變速率區(qū)間為10~30 s-1；以及較高溫度1200℃變形時，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)應力應變配分規(guī)律確定了隨總應變的變化，材料的變形分為三個階段：鐵素體變形區(qū)、鐵素體向奧氏體應變轉換區(qū)、鐵素體與奧氏體等應變速率變