低鎳含氮奧氏體不銹鋼的熱塑性及微觀組織變化
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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近年來針對氮元素取代奧氏體無錫不銹鋼中的鎳元素進行了一系列研究。研究表明，氮元素改善了奧氏體不銹鋼抗點蝕和抗應力裂紋腐蝕的能力，并且增強了奧氏體的穩定性，因此可用含氮奧氏體不銹鋼來替代價格昂貴的鎳系奧氏體無錫不銹鋼。
相對于300系奧氏體不銹鋼，含氮奧氏體不銹鋼也有一些缺點：其在熱加工過程中易出現σ相及鉻的氮碳化物相，降低了鋼的斷裂韌性和耐腐蝕性，同時造成熱加工過程中鋼產生裂紋的敏感性增大。因此發展含氮奧氏體不銹鋼的一個重要問題就是如何降低其在熱加工過程中產生裂紋的敏感性。鑒于此，本工作研究了一種含氮低鎳奧氏體不銹鋼1Cr15Mn12NiN鋼的熱變形行為，以為此類鋼的生產提供必要實驗數據。
實驗鋼采用某公司生產的1Cr15Mn12NiN奧氏體不銹鋼，其具體化學成分如表1所示。
表1 實驗鋼1Cr15Mn12NiN化學成分（質量分數，%）
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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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金相分析試樣取自熱軋態盤條和敏化處理后盤條，腐蝕液采用高氯化鐵鹽酸水溶液，試樣拋光后經腐蝕液浸蝕30s后進行金相組織觀察。
熱塑性分析試樣取自連鑄坯表層，切割并加工成兩端帶有螺紋的高溫熱塑性試樣，試樣以10℃/s的速度加熱到1200℃進行保溫，時間為5min。隨后試樣以3℃/s的速度降溫或升溫到600～1250℃內不同溫度下保溫3min，最后以0.01s-1的應變速率加載拉伸，研究不同溫度下的力學性能。結果表明：
（1）Cr2N相的析出對實驗鋼熱塑性影響較大，1000℃以上溫度使粒子重新固溶到基體中。
（2）實驗鋼在650～1000℃熱塑性較差，這是由于第二相粒子的析出損害了鋼的塑性。1000℃以上溫度實驗鋼發生再結晶，第二相粒子也發生溶解，試樣塑性明顯提高。
（3）實驗鋼加熱溫度不應超過1200℃，此溫度下晶界開始熔化，并且容易出現高溫鐵素體相。