合金钢定制
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大口径不锈钢工业管通过调整热变形和热处理工艺参数,对含氮0.52%的Cr-Mn-Mo-N高氮奥氏体大口径不锈钢工业管的组织与力学性能的关系进行了系统研究。研究结果表明,高氮奥氏体不锈钢管中析出氮化物对塑性的损害高于残留铁素体的作用,热变形组织对材料的强化作用高于残留铁素体。在1000~1050e温度范围内终轧并水冷至室温的高氮不锈钢管的组织为单一奥氏体,且强韧性能优异。通过采用合理的热变形工艺,可以不经后续热处理直接轧制出与固溶态相比,屈服强度、抗拉强度和加工硬化速率更高,屈强比更低且延伸率基本不变的高氮奥氏体不锈钢管。
高氮奥氏体大口径不锈钢工业管优异的力学性能、组织稳定性和耐腐蚀性能使其成为一种应用前景非常广阔的新型钢铁材料[1-2]。由于该类不锈钢管的加工硬化速率很高,因此通过对其进行适当的冷加工便可以满足各种强度级别的要求[3-4]。目前对含氮及高氮奥氏体不锈钢管的冷变形行为已有大量的研究[5-7]。热加工具有材料成型和组织调整的双重作用,而组织形态对材料性能有重要影响。因此,通过调整锻造、轧制等热变形加工工艺来控制材料的组织形态,对其最终性能有很大影响[8-9]。本文通过研究热加工工艺与材料的组织和力学性能之间的关系,为高氮奥氏体不锈钢管的工业化生产和应用提供有益的理论依据。
采用氮气保护感应熔炼和氮气保护电渣重熔冶炼高氮奥氏体不锈钢管实验材料,铸锭经开坯锻造成数块(长@宽@厚)200mm@70mm@40mm锻坯。取样分析其化学成分(质量分数,%)为:C:0.04,Cr:18.57,Mn:15.56,Mo:2.46,N:0.52。将锻坯加热至1200e保温2h后,通过改变终轧温度和冷却方式将锻坯热轧至12mm厚板料,锻坯的实际轧制工艺见表1。
材料进行1100e/(2h)固溶处理,编号为HT。在5种不同工艺条件下处理的板材上沿热轧方向切取狗骨状拉伸试样,试样平行段尺寸为(长@宽@厚):24mm@4mm@2mm,标距为20mm。拉伸实验在SCHENCK-100kN型电液伺服拉伸实验机上进行,拉伸速率为1mm/min。拉伸实验过程中同时记录试样的载荷位移曲线,并测试其屈服强度(Rp0.2)、抗拉强度(Rm)和延伸率(A)。对载荷位移曲线进行计算得到工程应力应变曲线。拉伸试验后利用S-3400型扫描电镜(SEM)观察拉伸断口。
