典型Cr-Ni-Mo-N高合金双相不锈钢热加工性能研究

试验钢的典型高合金双相不锈钢S32707 (022Cr27Ni7Mo5N)、S32750 (022Cr25Ni7Mo4N)、S32205(022Cr23Ni5Mo3N)、S31803(022Cr22Ni5Mo3N)在生产坯料上取样,采取了不同的热处理、热加工和热穿孔以及调整化学成分等方法,研究了组织及工艺对其热加工性能的影响。结果表明:两相比例和σ相的析出情况与热穿孔温度和冷变形的中间退火密切相关,S32707钢的二次相的析出速度和析出量远超过S32750、S32205及S31803双相不锈钢。对S32707双相不锈钢需适当降低Cr(Cr≤27%)、N(N≤0.4%)含量,提高Mo(4%～5%Mo)含量,合理控制加热速度(2～2.5℃/min)及终轧(锻)温度(≥1060℃),并注意回炉加热和圆管坯中心钻孔的影响,可提高热加工塑性,防止开裂。     

热处理对1Cr12Ni3Mo2VN马氏体耐热钢组织和性能的影响

试验1Cr12Ni3Mo2VN钢（/%:0.13C,0.16Si,0.70Mn,11.42Cr,2.78Ni,1.67Mo,0.30V,0.0360N）的冶金流程为30t EAF-LF-VD-3t ESR-锻造成Φ350mm材。研究了950~1100℃淬火和200~700℃回火对1Cr12Ni3Mo2VN钢组织与性能的影响以及500℃,500~10000h时效的拉伸性能。结果表明,淬火温度950~1100℃对1Cr12Ni3Mo2VN钢力学性能的影响不明显;该钢的回火脆性区在600℃左右,但对钢的塑性的影响较小。经1040℃淬火、540℃回火的1Cr12Ni3Mo2VN钢,在500℃时效500h后,其抗拉强度和屈服强度分别下降了7.7%和5.8%,时效10000h后,其抗拉强度和屈服强度分别下降了13.4%和14.6%,断面收缩率下降了40%,主要原因是杂质元素在晶界处偏聚以及碳化物在晶界处析出。     

0Cr19Ni15Mn5Mo2NbN铸钢晶界高温相析出及对力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜及透射电镜,结合Thermo-Calc热力学分析,研究了铌稳定化0Cr19Ni15Mn5Mo2NbN奥氏体不锈钢铸钢晶界处高温相析出行为及其对力学性能的影响。结果表明,0Cr19Ni15Mn5Mo2NbN钢晶界处存在Nb Cr(CN)、Nb(CN)2种大尺寸高温析出相,均为凝固末期液析形成。在铌含量确定条件下,这2种大尺寸晶界析出相在凝固末期的竞争析出行为受碳含量的影响。碳含量存在临界成分,碳含量低于临界成分时,Nb Cr(CN)首先液析形成;碳含量高于临界成分时,Nb(CN)首先液析形成。液析形成的NbCr(CN)热稳定性较高,1 050℃固溶处理无法使之完全溶入奥氏体。沿晶界分布的大尺寸析出相,对0Cr19Ni15Mn5Mo2NbN铸钢固溶热处理后的塑性及冲击韧性损害较大。     

T91耐热钢析出物的热力学计算和平衡相分析

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对191耐热钢(%:0.09C、8.57Cr、0.90Mo、0.19V、0.08Nb、0.04N)600～1600℃存在的平衡相M₂₃C₆和MX进行了热力学计算。结果表明,T91钢600～1600℃主要平衡析出相为M23C6和MX,M₂₃C₆开始析出温度860℃,MX为1200℃。MX相中首先析出富Nb碳氮化物,随后析出富V碳氮化物。随钢中Nb、V、N含量的提高,MX的数量和平衡开始析出温度均有提高,其中N的影响最为显著。     

超级双相不锈钢S32760凝固过程Thermo-Calc热力学软件的应用

利用Thermo-Calc热力学计算软件得到S32760（022Cr25Ni7Mo3WCuN）超级双相不锈钢凝固过程中的相图,确定了S32760双相钢是FA （铁素体-奥氏体）凝固模式,通过改变奥氏体和铁素体的形成元素的含量,确定在不同的化学成分下的热加工性能、Cr₂N和σ相析出温度,得到S32760双相钢热加工温度区间随着奥氏体形成元素C、N、Ni、Mn含量的增加而变大,随着铁素体形成元素Si、Cr、Mo含量的增加而减小,而W对热加工性能没有影响。根据热力学计算,确定了最优的化学成分（/%:0.022C,0.30Si,0.80Mn,25.60Cr,6.20Ni,0.54Cu,3.50Mo,0.54W,0.27N）,S32760双相钢最佳热塑性温度为1195℃, Cr₂N相的析出温度为1050℃, σ相析出温度为1020℃,热加工区间为145℃,并且通过了后续的现场实践验证。     

铌对00Crl2Ni不锈钢组织和性能的影响

分别冶炼了3种不同铌含量的00Crl2Ni不锈钢,用光学显微镜和透射电镜观察了热轧退火态的显微组织,测量了试验钢的拉伸性能和不同温度的冲击功。试验结果表明：铌的添加显著抑制了退火时铁素体再结晶的发生。未添加稳定化元素铌的钢中析出相为cr23Cr23C6,ω（Nb）为0．28％的试验钢中析出相为Nb（C,N）和Fe3Nb3C,ω（Nb）为0．49％的试验钢中析出相为Nb（C,N）和FezNb,而且其析出相总体积分数明显高于其他2种试验钢。铌的添加提高了试验钢的强度,降低了试验钢的塑性和韧性,ω（Nb）为0．49％的试验钢冲击功最低,但其韧脆转变温度也最低。     

00Cr22Ni5Mo3N钢的热扭转性能

研究了00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的热扭转性能,比较了N和Ni元素对该钢热扭转性能的影响,并采用Themo-Calc热力学软件进行了相关计算及分析.结果表明,在1 000～1 200℃,随变形温度升高,00Cr22Ni5Mo3N钢的热扭转塑性逐渐提高,当变形温度达到1 150～1 200℃时,该钢的热扭转塑性大幅度提高,而且N比Ni元素对钢热扭转塑性的影响更加显著.     

固溶温度对双相不锈钢00Cr25Ni7Mo3N组织及力学性能的影响

通过00Cr25Ni7Mo3N室温冲击和拉伸试验,并利用金相图像分析,研究不同固溶温度下00Cr25Ni7Mo3N双相不锈钢的组织及力学性能的变化.在试验条件下,900-980℃固溶温度范围内,在奥氏体与铁素体相界析出大量σ相,导致钢的塑性与韧性显著下降;固溶温度高于1 000℃后,随着固溶温度的升高,σ相渐渐溶解,α...     

铌对00Cr12Ni不锈钢组织和性能的影响

 分别冶炼了3种不同铌含量的00Cr12Ni不锈钢,用光学显微镜和透射电镜观察了热轧退火态的显微组织,测量了试验钢的拉伸性能和不同温度的冲击功。试验结果表明：铌的添加显著抑制了退火时铁素体再结晶的发生。未添加稳定化元素铌的钢中析出相为Cr23C6,w(Nb)为0.28%的试验钢中析出相为Nb(C,N)和Fe3Nb3C,w(Nb)为0.49%的试验钢中析出相为Nb(C,N)和Fe2Nb,而且其析出相总体积分数明显高于其他2种试验钢。铌的添加提高了试验钢的强度,降低了试验钢的塑性和韧性,w(Nb)为0.49%的试验钢冲击功最低,但其韧脆转变温度也最低。     

固溶处理对00Cr27Ni7Mo5N不锈钢的组织及力学性能的影响

 研究了不同固溶处理温度对特超级双相不锈钢00Cr27Ni7Mo5N组织及力学性能的影响。采用光镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度、冲击和拉伸测试等手段研究σ相的析出规律及其对力学性能的影响。运用Thermo-Calc热力学软件计算00Cr27Ni7Mo5N相含量随温度的变化,并与测试结果进行对比分析。研究结果表明,当固溶温度在800～1050℃之间,00Cr27Ni7Mo5N有大量金属间化合物σ相析出,导致钢的强度和硬度增加,塑韧性显著下降。当固溶温度在1070～1200℃时,钢中σ相溶解,钢的塑韧性提高,硬度下降。1100℃固溶处理时,00Cr27Ni7Mo5N具有最佳的综合力学性能。     

Hot Ductility of DSS and Its Microstructure Observation During Hot Deformation

By selecting several typical duplex stainless steels (DSS), i. e., 00Cr22Ni5Mo3N, 00Cr21Ni2Mn5N and 00Cr25Ni7Mo4N, as research materials, hot ductility characteristic of DSS was studied by thermal simulation method and microstructure evolution during hot compression was observed through TEM. The results show that the optimum hot ductility temperature range of DSS is 1050–1200°C. 00Cr25Ni7Mo4N exhibits the worst hot ductility and 00Cr21Ni2Mn5N has similar hot ductility to 00Cr22Ni5Mo3N. During hot compression, the dynamic recovery of austenite occurs in DSS while the dynamic recovery and reerystallization of ferrite take place in 00Cr22NioMo3N and 00Cr21Ni2Mn5N, but only the dynamic recovery of ferrite can be observed in 00Cr25Ni7Mo4N.     

Hot ductility of DSS and its microstructure observation during hot deformation

selecting several typical DSS 00Cr22Ni5Mo3N,00Cr21Ni2Mn5N and 00Cr25Ni7Mo4N as research materials,hot ductility characteristic of DSS was studied and microstructure evolution during hot compression was observed.The results show that the optimum hot ductility temperature range of DSS is 1 050~1 200℃.00Cr25Ni7Mc4N exhibits the worst hot ductility and 00Cr21Ni2Mn5N has similar hot ductility to 00Cr22Ni5Mo3N.During hot compression,austenite of DSS mainly occurs dynamic recovery,the ferrite of 00Cr22Ni5Mo3N,00Cr21Ni2Mn5N can perform dynamic recovery and recrystallization,but only dynamic recovery can be observed in the ferrite of 00Cr25Ni7Mo4N.     

超级奥氏体不锈钢的高温变形行为

 为了研究超级奥氏体不锈钢Cr20Ni24Mo6N钢的高温变形行为,采用Gleeble热模拟试验机进行了等温压缩试验,建立了合金的热加工图。结果表明,当变形温度为1 000～1 200 ℃时,Cr20Ni24Mo6N钢的流变曲线表现出典型的“加工硬化＋动态再结晶软化”特点;Cr20Ni24Mo6N钢的热激活能[Q]为678.656 kJ/mol。通过加工图与微观组织综合分析得出,超级奥氏体不锈钢Cr20Ni24Mo6N的合适热加工工艺为,应变速率10 s－1左右,应变量0.5～0.8,变形温度1 150～1 200 ℃。     

00Cr25Ni7Mo4N超级双相不锈钢热加工性能的研究

通过Gleeble热模拟机对真空感应炉熔炼的00Cr25Ni7Mo4N锻材进行高温拉伸和单道次及连续4道次压缩试验。结果表明,在900～1 250℃的范围内随温度提高和在950～1 100℃时随道次递增,00Cr25Ni7Mo4N钢的最大变形抗力逐渐下降;在1 050～1 250℃时,00Cr25Ni7Mo4N钢的变形抗力较低,断面收缩率高于60%,具有较好的热塑性;当应变速率为10/s且温度高于1 000℃,及应变速率为50/s且温度高于1 100℃时,钢的热加工性较好。     

00Cr22Ni5Mo3N钢大口径厚壁无缝管热穿孔工艺的开发

研究了00Cr22Ni5Mo3N钢的热扭转性能,结果表明,通过对化学成分和扭转温度的合理控制,可以使00Cr22Ni5Mo3N钢获得良好的热塑性,并使其变形抗力小于1Cr18Ni9Ti钢.根据试验结果制订了生产工艺,采用热穿孔工艺成功试制出00Cr22Ni5Mo3N钢大口径厚壁无缝管.     

固溶温度对022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢组织和性能的影响

试验研究了1000℃ 4h和1060℃ 4h固溶处理后022Cr22Ni5Mo3N钢中ϕ75 mm材的组织和力学性能。结果表明,022Cr22Ni5Mo3N钢ϕ75 mm材终锻温度970℃空冷的组织（体积分数)约为铁素体31% ,奥氏体 56%,析出物13%;1 000℃ 4 h固溶后为铁素体38% ,奥氏体60% ,析出物2%;1060℃ 4h固溶后铁素体50%,奥氏体50%,该钢通过釆用1060℃固溶后,拉伸断裂强度731MPa延伸率38%,冲击功AKV(-40℃ ）76~81 J,满足标准要求。     

回火温度对中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb组织和性能的影响

 为了优化合金性能，研究了回火温度对中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb组织和性能的影响。试验结果表明，4Cr5MoSiV1Nb合金钢的二次硬化温度区间为300～550 ℃，峰值出现在550 ℃，此时硬度值为56.3HRC，同时伴有冲击韧性的显著降低，冲击韧性降低的原因是合金钢回火时含铬铬的细短棒状合金渗碳体在晶界析出，可以推测减少淬火合金钢中铬的偏析将会减少晶界析出，提高冲击韧性。微量铌的加入形成了（V，Nb）C强化相颗粒。合金在250～350 ℃回火综合性能最佳，可以达到冲击韧性15 J/cm2、硬度55HRC以上。