低镍奥氏体不锈钢的凝固模式及高温力学性能

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1、硕士学位沦文摘要低镍奥氏体不锈钢利用Mn与N代替镍，大大降低了其生产成本并节约了镍资源。因此，广泛运用于能源、化工、石油、宇航、食品、轻工、生物工程等众多领域。这种钢的成分与传统的Cr-Ni系奥氏体不锈钢不同，其连铸坯在粗轧过程中容易出现表面裂纹、边部裂纹、边部损伤等成形质量不好的问题。铸坯壳层的热塑性直接影响着热变形过程中裂纹的产生，而变形局部化的较早发生必然影响其表面质量。由于不锈钢的凝固模式决定其热塑性，本文首先研究了连铸坯壳层的显微组织以及凝固模式。然后，在Thermorcstor．W热／力模

2、拟机上，对取自Crl5Mn9Cu2NilN不锈钢连铸坯壳层不同深度区域的小型试样进行高温拉伸试验，研究了其热塑性与高温变形特性。变形温度为950""1200℃，温度间隔50℃，应变速率为O．12s．1。另外，通过设计熔炼试验调整了Crl5Mn9Cu2NilN不锈钢中B或N含量，从而改变其显微组织与凝固模式，为提高这种钢连铸坯的热塑性提供理论参考。对Crl5Mn9Cu2NilN连铸坯的显微组织进行分析，为了对比，同时分析了Crl7Mn6Ni4Cu2N连铸坯的显微组织。结果表明：Crl5Mn9Cu2Nil

3、N不锈钢壳层d<27mm区域的显微组织由残留6铁素体、奥氏体基体与较亮的通道状奥氏体组成；而距离表层表面27mm左右区域通道状奥氏体消失，这种钢的凝固模式为FA模式。Crl7Mn6Ni4Cu2N不锈钢的显微组织仅由残留6铁素体与奥氏体基体组成，其凝固模式为FA模式。Crl5Mn9Cu2N订N不锈钢铸坯壳层冷却速度达到2℃／s时，出现了通道状奥氏体。随着冷却速度升高，通道状奥氏体不断增多。随着冷却速度降低，连铸坯上6铁素体的形态分别为骨架形，侧板条状和蠕虫状。冷却速度变化，没有改变这两种钢的凝固模式。研

4、究Crl5Mn9Cu2NilN奥氏体不锈钢铸坯壳层的热塑性，结果表明：变形．温度高于1050℃时，表层试样的断面收缩率较低，+由表及里逐渐增加，在距壳层表面27mm左右处达到最高；变形温度低于1050℃时，壳层各深度区域断面收缩率变化不大。结合铸坯各区域显微组织分析认为，由于高的冷却速度，枝晶间的剩余液相冷却得到奥氏体。这种由液相中直接得到的奥氏体在壳层表层最多，使得壳层表层的热塑性在高温时有所降低；由于铸坯芯部为粗大的等轴晶，其热塑性低于壳层。研究Crl5Mn9Cu2NilN奥氏体不锈钢铸坯壳层的高

5、温变形特性，结果表明：试样在发生颈缩之前，要经历均匀变形和扩散颈缩变形两个过程，二者都使试样变形区获得均匀的宏观变形形貌。均匀变形阶段的强化效应主要靠应变强化；扩低镍奥氏体不锈钢的凝同模式及高温力学性能散颈缩阶段应变速率强化起主导作用。随变形温度升高，尤其高于1l00℃时，这种钢的应变速率强化效应增强，推迟了最终变形局部化的发生，从而获得较大的延伸率。熔炼实验结果表明：B含量在59～140ppm范围内，试样的显微组织主要由网状铁索体、奥氏体基体与较亮的通道状奥氏体组成，其凝固模式为FA模式。随着B含量

6、增加，铁素体数增多，而通道状奥氏体不断减少。N含量在0．1428～0．1596％范围内，试样的显微组织主要由网状铁素体，奥氏体基体与通道状奥氏体，其凝固模式为FA模式。随着N含量增加，通道状奥氏体增多，晶粒明显细化。其铁素体数均比不调整N含量试样的铁素体数减少一半。关键词：奥氏体不锈钢；凝固模式；热塑性；高温变形特性；化学成分；冷却速度；Ⅱ硕十学位论文AbstractUntilizingmanganeseandnitrogensubstitutingnickel，thecostoflownickela

7、usteniticstainlesssteelisdecreasedandnickelissaved．Thesteelisextensivelyusedinthefieldofenergy,chemical，petroleum，aerospace，food，lightindustry,bioengineeringandSOon．BecausethecompositionofthissteelisdifferentfromtheconventionalCr—Niseriesausteniticstain

8、less,duringtheroughrollingcontinuouscastingslabsitshowesbadhotductility,andispronetooccursurfaceformingproblemssuchassurfacedefects，damage，edgecrackandSOon．Hotductilityofausteniticstainlesssteelinslabshellhasadirecteffectontheocc