低镍含氮奥氏体不锈钢的热塑性及微观组织变化
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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近年来针对氮元素取代奥氏体无锡不锈钢中的镍元素进行了一系列研究。研究表明，氮元素改善了奥氏体不锈钢抗点蚀和抗应力裂纹腐蚀的能力，并且增强了奥氏体的稳定性，因此可用含氮奥氏体不锈钢来替代价格昂贵的镍系奥氏体无锡不锈钢。
相对于300系奥氏体不锈钢，含氮奥氏体不锈钢也有一些缺点：其在热加工过程中易出现σ相及铬的氮碳化物相，降低了钢的断裂韧性和耐腐蚀性，同时造成热加工过程中钢产生裂纹的敏感性增大。因此发展含氮奥氏体不锈钢的一个重要问题就是如何降低其在热加工过程中产生裂纹的敏感性。鉴于此，本工作研究了一种含氮低镍奥氏体不锈钢1Cr15Mn12NiN钢的热变形行为，以为此类钢的生产提供必要实验数据。
实验钢采用某公司生产的1Cr15Mn12NiN奥氏体不锈钢，其具体化学成分如表1所示。
表1 实验钢1Cr15Mn12NiN化学成分（质量分数，%）
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C
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Cr
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Mn
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Ni
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N
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Si
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P
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S
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Fe
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0.10～0.15
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15.00～16.00
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12.00～13.00
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1.00～2.00
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0.20～0.30
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＜0.75
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＜0.010
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＜0.045
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余量
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金相分析试样取自热轧态盘条和敏化处理后盘条，腐蚀液采用高氯化铁盐酸水溶液，试样抛光后经腐蚀液浸蚀30s后进行金相组织观察。
热塑性分析试样取自连铸坯表层，切割并加工成两端带有螺纹的高温热塑性试样，试样以10℃/s的速度加热到1200℃进行保温，时间为5min。随后试样以3℃/s的速度降温或升温到600～1250℃内不同温度下保温3min，最后以0.01s-1的应变速率加载拉伸，研究不同温度下的力学性能。结果表明：
（1）Cr2N相的析出对实验钢热塑性影响较大，1000℃以上温度使粒子重新固溶到基体中。
（2）实验钢在650～1000℃热塑性较差，这是由于第二相粒子的析出损害了钢的塑性。1000℃以上温度实验钢发生再结晶，第二相粒子也发生溶解，试样塑性明显提高。
（3）实验钢加热温度不应超过1200℃，此温度下晶界开始熔化，并且容易出现高温铁素体相。