高氮奥氏体钢的塑性加工变形特性研究进展

在钢铁材料中加入一定量的氮元素所制备的高氮钢往往具有优异的力学性能和化学性能.自从氮元素被视为有益元素大量加入钢铁材料中以来,人们对高氮钢的研究主要集中在以下几点:(1)氮元素可以有效替代镍元素来扩大奥氏体相区,提高钢中奥氏体的稳定性;(2)提高材料的可加工性/成形性,使强塑性协调;(3)第二相析出对材料的强化以及失稳的影响,高氮马氏体钢沉淀硬化等.高氮奥氏体钢优良的综合性能在很大程度上取决于氮元素以固溶态存在于奥氏体FCC结构的八面体间隙中,但是高氮钢在热处理过程中,氮、碳元素往往会和材料中的其他合金元素形成第二相析出物,而多数析出产物对高氮钢的热加工性能有着较大的负面影响.为此,人们探索了大量工艺手段并加以改善,涉及第二相析出的探究、热变形模拟实验以及实验室热轧工艺探究,取得了丰硕成果.氮在钢中短程有序排布和降低层错能的特点,使高氮奥氏体钢具有较高的加工硬化指数.同时,高氮奥氏体钢具有常规奥氏体钢不常见的韧脆转变行为,韧脆转变温度随氮含量的增加而升高,极易导致高氮奥氏体钢在冷加工时处于脆性区域.针对这一问题,研究者提出了各种解决办法以及相应的理论解释,但各种说法各具特色,争议较大,有待进一步研究.本文归纳了高氮奥氏体钢的塑性加工变形特性,分别介绍了高氮钢的定义、氮元素在钢中的作用以及第二相析出对高氮奥氏体钢热变形的影响,并综述了相关热加工变形研究进展,分析了高氮奥氏体钢冷变形所面临的问题及改善方式,以期为后续的高氮奥氏体钢塑性加工研究提供参考.

Research Progress in Plastic Deformation Characteristics of High Nitrogen Austenitic Steel