超級雙相不銹鋼熱變形行為及熱加工工藝參數優(yōu)化.pdf

1、022Cr25Ni7Mo4N合金是超級雙相不銹鋼的典型代表,屬第三代雙相不銹鋼。該合金具有以下特點:一是鋼中Cr、Mo、Ni、N等合金元素含量均高于第二代雙相不銹鋼,耐應力腐蝕開裂性能和耐疲勞腐蝕性能優(yōu)越,耐點蝕和縫隙腐蝕性能優(yōu)良(PRE值達到40以上),在有機酸和中低濃度無機酸中也有較強的耐腐蝕性能;二是機械強度高,熱膨脹系數低,耐沖擊;三是服役周期成本低。該合金在油氣勘探開發(fā)、化肥、紙漿、海洋工程、煉制含硫原油及乙烯為原料的下游產品

2、深度開發(fā)等工業(yè)中具有廣泛的應用潛力。
　　目前,在國內超級雙相不銹鋼還處于研發(fā)階段。由于該合金在熱加工過程中,奧氏體和鐵素體中應力和應變分布不均衡,在熱軋、熱鍛過程中容易開裂。同時,雙相鋼在熱加工過程中容易產生析出相。因此,盡管超級雙相不銹鋼潛在市場需求量較大,但該合金管、板等產品生產難度也較大。本文在總結寶鋼特鋼前期開022Cr25Ni7Mo4N超級雙相不銹鋼產品工藝技術和質量方面問題基礎上,根據熱加工生產關鍵參數的需要,研究了

3、022Cr25Ni7Mo4N超級雙相不銹鋼不同加熱工藝下的組織和性能、高溫熱塑性及熱變形行為規(guī)律。研究結果對合理制定和優(yōu)化022Cr25Ni7Mo4N超級雙相不銹鋼的熱加工工藝參數具有重要的理論意義和實際應用價值。主要研究內容和結論如下:
　　1.利用Thermo-Calc熱力學相圖計算軟件,并結合熱處理試驗對022Cr25Ni7Mo4N超級雙相不銹鋼不同溫度下的組織和性能進行了研究。研究結果表明:鑄態(tài)超級雙相不銹鋼鐵素體相的體積

4、分數約占47％。隨著加熱制度的不同,022Cr25Ni7Mo4N超級雙相不銹鋼中鐵素體和奧氏體的相比例將發(fā)生變化。在1150℃以下,鐵素體和奧氏體的相比例變化不大;在1150℃之上,高溫鐵素體相比例迅速增大。同時,隨著溫度的不斷升高,奧氏體的球化程度明顯提高。而當溫度低于980℃時,脆性相σ相開始明顯析出,其析出會造成材料的塑性降低。因此,該合金批量生產時應該在1050℃以上進行熱加工。
　　2.在Gleeble-3800熱模擬機

5、上對022Cr25Ni7Mo4N超級雙相不銹鋼進行了變形溫度為900~1350℃,變形速率為1s-1的熱拉伸試驗,并通過GSM、SEM、EPMA研究不同溫度下的顯微組織、微區(qū)成分分布規(guī)律。研究結果表明:隨著溫度的升高,該材料的變形抗力隨之下降,塑性隨著變形溫度的升高而增加。鑄態(tài)整體熱塑性仍略顯較差,如在低于1150℃時斷面收縮率低于50%,其根本原因在于發(fā)達而粗大的樹枝晶中相界本身平直而易于開裂,而且有害雜質元素的偏析,會進一步加劇相界

6、的弱化。該合金熱塑性曲線有兩個拐點,分別出現(xiàn)在1000℃和1300℃左右。超過1300℃塑性點是因為晶界熔化;低于1000℃出現(xiàn)塑性極限點原因是組織中出現(xiàn)σ相和變性能低。因此,確定超級雙相不銹鋼合適的熱加工變形溫度范圍為1050~1250℃。
　　3.對022Cr25Ni7Mo4N超級雙相鋼進行了變形速率0.1~10 s-1,最大壓下量為80%等溫恒應變速率壓縮試驗,并繪制出不同溫度、不同應變速率下的真應力-真應變關系曲線,研究了

7、其熱變形行為,并基于動態(tài)材料模型繪制了022Cr25Ni7Mo4N超級雙相鋼熱加工圖。從應力-應變曲線分析可以看出,022Cr25Ni7Mo4N超級雙相不銹鋼流變應力對熱變形過程中的應變速率和溫度都非常敏感,隨著應變速率的降低和變形溫度的升高,流變應力呈逐漸下降趨勢。在熱變形過程中,提高變形溫度和減小應變速率都可以使材料發(fā)生動態(tài)軟化現(xiàn)象。建立的熱加工圖表明超級雙相不銹鋼可以熱加工的溫度范圍和應變速率非常狹窄,存在動態(tài)再結晶區(qū),但其功率耗