O、N和Ni含量对0Cr25Ni7Mo4N双相不锈钢热轧塑性的影响
双相不锈钢同时具备高强度、高韧性以及良好的耐点蚀、耐应力腐蚀性能，已经成为石油化工、海洋工程领域的重要钢铁材料。但是由于其热塑性差、热轧容易开裂，因此生产难度非常大。对双相不锈钢热变形微观机理、热塑性影响因素的研究，一直是国内外的热点课题。
为此，本工作针对相同热加工工艺下，同一种双相不锈钢的热塑性不同的现象，拟从窄成分范围控制角度，研究O、N和Ni含量与γ/α两相比例、显微组织和夹杂物种类数量之间的关系，并分析通过控制O、N和Ni含量对提高双相不锈钢热塑性的作用。
按照SAF 2507双相不锈钢的标准成分要求，对O、N和Ni含量微调，冶炼制得3种0Cr25Ni7Mo4N双相不锈钢试样。其中，No.1钢为AOD炉冶炼并经过Al和硅铁还原后浇铸制得，No.2和No.3为纯金属原料经真空感应炉熔炼后浇铸制得，实验钢的主要化学成分如表1所示。
表1 实验钢及SAF2507双相不锈钢的化学成分（质量分数，%）
|
钢 |
C |
Cr |
Ni |
Mo |
Mn |
Si |
N |
P |
S |
Al |
O |
Fe |
|
No.1 |
0.027 |
25.3 |
6.72 |
4.18 |
0.65 |
0.66 |
0.25 |
0.025 |
0.0040 |
0.098 |
0.0059 |
余量 |
|
No.2 |
0.015 |
24.7 |
8.33 |
4.06 |
0.08 |
0.16 |
0.34 |
0.012 |
0.0067 |
0.093 |
0.038 |
余量 |
|
No.3 |
0.012 |
23.9 |
6.43 |
4.38 |
0.17 |
0.18 |
0.29 |
0.011 |
0.0076 |
0.120 |
0.0465 |
余量 |
|
SAF 2507 |
≤0.03 |
24.0～26.0 |
6.0～8.0 |
3.0～5.0 |
≤1.2 |
≤1.0 |
0.24～0.32 |
≤0.035 |
ˉ |
ˉ |
ˉ |
|
|
余量 |
将实验钢切成80mm×40mm×20mm的热轧坯，随炉升温加热至1200℃并保温1h，在350热轧板带机上经4道次轧成5mm厚钢板，总压下量75%，道次压下率分别为20%、30%、30%和30%。终轧温度980℃，轧后立即水淬。分别截取实验钢的铸态、轧前和轧后试样，利用OM、SEM和EBSD观察分析了实验钢的组织和夹杂物。实验结果表明：
（1）经Al和硅铁脱氧后的0Cr25Ni7Mo4N双相不锈钢中，仅含有少量细小的Al2O3和MgO·Al2O3夹杂，分布于晶粒内部，未对热塑性造成不良影响。
（2）未经脱氧的实验钢，易在相界形成粗大的Cr2O3和MnO2夹杂，使得相界结合力下降。同时，双相不锈钢热轧过程中发生相界滑动，不易软化，易造成应力集中，使得热轧开裂。
（3）N和Ni含量增加虽然没有造成γ相应变总量降低，不足以发生再结晶软化，降低了钢的热塑性。
（4）对于2507双相不锈钢，应控制N和Ni含量在SAF 2507标准成分的下限，使得其在高温变形区时的γ体积分数不超过50%。