Mn对23%Cr节Ni型双相不锈钢的高温热变形行为影响研究

发布时间：2020-05-08 07:46

【摘要】：双相不锈钢因兼具奥氏体铁素体两相组织特点,作为一种高性能结构材料被广泛应用于石化、化工、海水和造纸等工业领域。节Ni型双相不锈钢通过以Mn代Ni来稳定奥氏体相,由于Mn和Ni稳定奥氏体机制不同,对层错能影响不同,从而导致不同Mn-Ni含量对其高温热变形行为影响存在差异。因此,本文通过控制Mn含量变化,并对比2304商业双相不锈钢,研究了Mn添加对23%Cr节Ni型双相不锈钢高温压缩变形行为和高温拉伸力学性能的影响。旨在改善节Ni型双相不锈钢热加工性能,对锻造工艺优化、板轧制和热挤压等热加工工艺提供必要的理论依据,为实际生产工作提供指导。采用Gleeble-3800热力模拟试验机对不同Mn含量23%Cr节Ni型双相不锈钢进行了变形温度为1073~1423 K、应变速率为0.01~10 s~(-1)的高温压缩实验。经组织和热力学分析可知:在相同应变速率条件下,变形温度升高会使奥氏体由细密萌生晶粒向尺寸均一等轴晶转变,奥氏体动态再结晶(DRX)越易发生。在相同变形温度条件下,过高的应变速率会影响试验钢DRX,应变速率过高会使DRX发生不完全。Mn含量的增加能使奥氏体在更小变形温度和应变速率下提前发生DRX。在1323 K/1 s~(-1)变形条件下,6.26~14.13%Mn含量实验钢两相均出现连续DRX,且奥氏体相DRX更充分,且6.26%Mn实验钢中两相的LAGB比例较低,更能促进DRX发生。采用阿伦尼乌斯型双曲正弦本构模型得到四种不同Mn含量试样钢的峰值应力热变形方程,并构建了包含Z参数的峰值应力本构方程。随着Mn含量增加,会使热激活能略升高然后回落到较低值,且会使低Z值对应易发生DRX区域,向更宽泛的较高变形温度(1323~1423 K)、较低应变速率(0.01、0.1、1 s~(-1))移动。得到了四种不同Mn含量试验钢热加工图及其对应的最佳热加工工艺区间,同一Mn含量,随着应变的增加,失稳区区域面积逐渐减小。当应变为0.4和0.6时,随着Mn含量的增加,失稳区面积先增大后减小。商业低Mn高Ni 2304不锈钢热变形激活能和Z值均高于6.26-14.13%Mn试验钢,且其在热加工图中失稳区面积亦高于高Mn含量试验钢,表明较高Mn含量添加有益于高温压缩变形。采用Gleeble-3800热力模拟试验机对不同Mn含量23%Cr节Ni型双相不锈钢进行了拉伸温度为573~1323 K,应变速率为0.05 s~(-1)的高温拉伸实验,对比分析Mn含量对热塑性行为的影响,得到以下结论:随着变形温度升高,实验用钢的峰值流变应力和峰值应变都随之减小。随着拉伸温度由573K升高至1073K时,试验钢受力承载相受Mn含量变化影响减小。在573 K变形时,随着Mn含量增加,断面收缩率降低,塑性随之减低;在823、1073和1323K变形时,随着Mn含量的增加,断面收缩率升高,塑性也随之升高。相同Mn含量,随着变形温度升高,极限抗拉强度降低趋势减小。随着Mn含量的增加,在573 K变形时,极限抗拉强度降低程度亦变缓。Mn含量增加会使试验钢在高温拉伸变形时第二相夹杂物颗粒尺寸变大(2~5μm增大到5~12μm),是材料高温塑性变差的一个重要原因。对比商用2304不锈钢,在低变形温度时,Mn含量增加能有效提高极限抗拉强度;而高温变形时,Mn含量增加对极限抗拉强度影响不大。不同变形温度下2304不锈钢断面收缩率均高于高Mn含量试验钢,且均为韧性断裂。
【图文】：

图 1.1 双相不锈钢的发展历史Fig 1.1 History of the development of duplex stainless steel第一代双相不锈钢的代表钢种是美国在上世纪 30 年代末研较高的铬、钼元素，碳含量也相对较高（C%≤0.1% ），具性。第一代双相不锈钢一般不用于焊接，主要是因为在焊缝织分布比较多，由于铁素体的韧性较低，就会导致在很多生，耐腐蚀性能也不是很好。20 世纪中期， 双相不锈钢得到联、德国、法国和英国分别研制出了 08X21H5T、1.4582、255 等双相不锈钢。日本通过降低 AISI329 的碳含量，，得到命名为 329J，它降低了焊缝区铁素体的含量，可以解决 AI

不锈钢热变形行为及机理研究双相不锈钢高温塑性变形行为可以借助压缩、拉伸和扭转些基本实验方法的使用有利于研究塑性加工成型的工作者对双、研制和分类时，能够建立起有关双相不锈钢高温塑性变形特。用拉伸、扭转和压缩等方法求得应力．应变关系数据，可用双相不锈钢的塑性变形行为。不锈钢的热变形软化行为型 DRX 特征的双相不锈钢流变应力曲线图中可用 4 个阶段进硬化阶段（I）、过渡阶段（II） 、软化阶段（III）和稳态流变阶段，ε0：初始应变; εc：临界应变; εp：峰值应变; εs：进入稳态时力; σp：峰值应力; σss饱和应力; σs稳态应力。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.71

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 丰涵;周晓玉;刘虎;宋志刚;;特超级双相不锈钢的发展现状及趋势[J];钢铁研究学报;2015年04期

2 吴从风;李时磊;张海龙;王西涛;王根启;;316LN奥氏体不锈钢的高温拉伸断裂行为[J];材料研究学报;2014年07期

3 张继祥;高波;秦海涛;李政君;;2205双相不锈钢中温塑性变形行为及本构方程[J];塑性工程学报;2013年06期

4 王月香;刘振宇;王国栋;周平;;双相不锈钢2205热变形行为的实验[J];塑性工程学报;2012年04期

5 J Charles;P Chemelle;胡锦程;张伟;;双相不锈钢的发展现状及未来市场趋势[J];世界钢铁;2012年01期

6 王佳夫;王月香;花福安;李建平;王国栋;;双相不锈钢热变形后的静态软化行为及组织分析[J];钢铁研究学报;2011年09期

7 杜春风;詹凤;杨银辉;严彪;;节镍型双相不锈钢的研究进展[J];金属功能材料;2010年05期

8 宋红梅;江来珠;余敏;林勤;;双相不锈钢2205的热加工性能研究[J];钢铁研究学报;2010年02期

9 覃银江;潘清林;何运斌;李文斌;刘晓艳;范曦;;ZK60镁合金热压缩变形流变应力行为与预测[J];金属学报;2009年07期

10 李长明;张亚男;;双相不锈钢的研究探讨[J];热加工工艺;2009年06期

相关硕士学位论文 前7条

1 刘彦妍;2101双相不锈钢热变形过程微观组织与性能演变的研究[D];浙江大学;2013年

2 吴琨;经济型双相不锈钢2101高温变形行为及机理研究[D];西安建筑科技大学;2013年

3 张翼;Cr、Ni、Mo对双相不锈钢组织和性能的影响[D];哈尔滨理工大学;2012年

4 漆俊俊;双相不锈钢塑性变形及热处理的研究[D];江苏科技大学;2011年

5 赵科巍;2205双相不锈钢的高温变形过程及其机理研究[D];兰州理工大学;2010年

6 戚运莲;Ti600高温钛合金的热变形行为及加工图研究[D];西北工业大学;2007年

7 童骏;超级双相不锈钢的拉伸性能及热变形行为研究[D];燕山大学;2006年

本文编号：2654356