深冷轧制对AISI 310S不锈钢组织和性能的影响

发布时间：2019-12-05 01:51

【摘要】：采用深冷轧制技术对AISI 310S奥氏体不锈钢进行不同变形量的实验,借助OM、SEM、TEM、XRD及微拉伸试验等方法研究了不同变形量下奥氏体不锈钢的组织特性及性能变化规律。结果表明:奥氏体不锈钢在深冷轧制不同变形量下均未发生应变诱发马氏体相变,在变形量为30%时,组织内部出现高密度位错且夹杂少量的形变孪晶,随着变形量增大至70%时,组织内部出现大量形变孪晶,孪晶与位错的交互作用显著加剧;到变形量为90%时,晶粒完全碎化至纳米量级。而且随着变形量的增大,强度指标大幅度上升,屈服强度、抗拉强度分别从原始态的305 MPa、645 MPa增加至1099 MPa、1560 MPa;而伸长率则从40.8%(原始)下降至6.4%(变形量90%),拉伸断口由韧性断裂向准解理断裂转变。
【图文】：

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在轧制后的试样上用线切割机取0.5mm厚的薄片，经砂纸单面减薄至50μm左右后在Gatan691离子减薄仪上进行减薄至穿孔为止，在JEM-2010型透射电子显微镜上进行精细组织的观察，电子加速电压为200kV;在D8ADVANCE型X射线衍射仪上测试奥氏体不锈钢变形过程中的物相变化，管电压为35kV，管电流为40mA;用MH-3型显微硬度计测试硬度，所用载荷200g，加载时间为10s，卸载时间为5s，每个试样均测量5点，然后取其平均值。在轧制后的试样上截取微拉伸试样，试样的长度方向平行于轧制方向，试样的标距尺寸为10mm×2.5mm×0.51mm，如图1所示，在Instron5948Ｒ型微力材料试验机上进行力学性能的测试，拉伸速度为0.1mm/min，借助JSM-5610LV型扫描电子显微镜对试样的断口形貌进行观察分析，电子加速电压为20kV。2结果与分析2.1组织演变图2为奥氏体不锈钢深冷轧制前、后的组织照片。从中可以看出，随着变形量的增大，晶粒的变形图1微拉伸试样示意图Fig．1Dimensionofmicro-tensilesample程度显著加剧。图2(a)为经水韧处理过、深冷轧制前的奥氏体不锈钢组织，组织均匀，晶界清晰，为单一奥氏体组织，晶粒尺寸约在60μm。当变形量为30%时，可以看出少数奥氏体晶粒内部出现了滑移线，如图2(b)所示;当变形量为50%时，可以清楚的观察到发生滑移变形的晶粒数目迅速增多，且晶粒内部的滑移线和轧制方向保持一致，如图2(c)所示;当变形量增大到70%时，大部分奥氏体晶粒变形程度剧烈，被拉长为长条状或扁平状，且相邻滑移线之间发生明显的交互作用，如图2(d)所示;当变形量继续增大到90%时，奥氏体晶界模糊不清，晶粒全部被拉长，形成纤维状组织，如图2(e)所示。图3为奥氏体不锈钢深冷轧制前、后的XＲD图谱，从图3中可以看出，和深冷轧制前的试样相比，?

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材料热处理学报第36卷图2深冷轧制变形前后奥氏体不锈钢的组织(a)原始奥氏体组织;(b)变形量30%;(c)变形量50%;(d)变形量70%;(e)变形量90%Fig．2Metallographicmicrostructureofausteniticstainlesssteelbeforeandaftercryogenicrollingwithdifferentdeformation(a)microstructureofas-receivedaustenitesteel;(b)30%deformation;(c)50%deformation;(d)70%deformation;(e)90%deformation图3奥氏体不锈钢深冷轧制前后的XＲD峰的变化Fig．3XＲDspectraoftheausteniticstainlesssteelbeforeandaftercryorolling显增加，位错缠结程度也越来越剧烈，与此同时还出现了少量的形变孪晶，如图4(b)所示;当变形量持续增大至70%后，位错缠结程度进一步加剧，出现大量的形变孪晶，且形变孪晶之间的间距越来越小，位错和孪晶之间相互交割，如图4(c)所示。变形量增大至90%以后，奥氏体不锈钢晶粒已经完全碎化至纳米量级，如图4(d)所示。之所以会出现不同的微观组织形貌，主要是因为累积应变的不同所致。在深冷轧制状态下，位错的动态回复被抑制，变形使得试样内部产生了大量位错，位错密度急剧增加，位错的缠结程度显著加剧，当位错的运动受到阻碍后，试样内部出现了形变孪晶来协调剧烈的塑性变形，形变孪晶和运动位错产生交互作用，随着变形量的增大，形变孪晶与位错间的交互作用更加剧烈，导致位错运动受阻，从而使得晶粒完全碎化。图4(d)右上方为变形量为90%的选区电子衍射图谱(SAED)，，可以看出，衍射斑点已经连成了连续环状，说明了在该变形量下，奥氏体不锈钢晶粒已经被细化为纳米晶。2.2力学性能图5为奥氏体不锈钢经过不同变形量深冷轧制后的显微硬度与变形量之间的关系曲线。水韧处理后原始奥氏体不锈钢的硬度值约为260HV;变形量为30%时?

【参考文献】