热变形对OCr18Mn12N奥氏体不锈钢组织稳定性的影响

• 作 者: 刘祥东
• 机 构: 东北大学
• 出 处: 东北大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 高氮奥氏体不锈钢 热变形处理 组织稳定性

近年来不断增长的不锈钢需求与有限的镍资源之间的矛盾日趋严重。而高氮奥氏体不锈钢是一种资源节约型不锈钢，主要利用氮、锰元素来部分或全部代替合金元素镍以获得奥氏体组织。由于高氮奥氏体不锈钢中碳、氮含量的特殊性，材料在加工和应用过程中可能会出现第二相的析出与长大，从而造成材料的加工性能和使用性能的下降。因此，研究高氮奥氏体不锈钢在热加工过程中的组织稳定性具有重要的理论意义和实用价值。　　本研究以真空感应熔炼的Fe-18Cr-12Mn-0.55N高氮奥氏体不锈钢为研究对象，通过热力学计算和金相显微镜、共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、热模拟等实验手段，系统地研究了这种资源节约型不锈钢热变形过程中的第二相析出行为、热变形行为以及第二相析出与动态再结晶的相互影响关系。获得的主要结论如下:　　1、Fe-18Cr-12Mn-0.55N钢在800℃等温时效不同时间后，随着时效时间的延长，晶界上析出物数量逐渐增多，且沿晶界呈粒状不连续析出。该析出相为M2N型。　　2、Fe-18Cr-12Mn-0.55N钢中发生动态再结晶的温度随着应变速率的升高而升高。0.001s-1的变形速率下，实验钢在750℃时即开始发生动态再结晶。当应变速率增大到0.1S-1时，实验钢的动态再结晶温度推迟到900℃。动态再结晶型应力应变曲线的峰值应力和峰值应变随应变速率增大而增大，随变形温度升高而减小。　　3、Fe-18Cr-12Mn-0.55N钢的热变形激活能为600kJ/mol，热变形方程表达式为:ε=4.52×1021·exp(-600000/RT)(sinh(0.012(Ο)p))2.72。　　4、分析结果表明，第二相为M2N型(Cr，Fe，Mn)2(N，C)析出物，其析出条件为热变形温度低于900℃且应变速率小于0.1s-1。随着变形速率的降低，析出量逐渐增多，局部区域的析出相由沿晶界点状析出转变为沿晶界长条分布。未发现有M23C6及(O)相的析出。　　5、与等温时效相比，热变形可促进第二相的脱溶析出，M2N相析出量明显增多。　　6、第二相的析出和动态再结晶过程相互制约。当热变形温度低于800℃时，第二相析出抑制动态再结晶行为;热变形温度高于800℃时，动态再结晶行为抑制第二相的析出。